L’environnement de travail pour le fonctionnement de GEM

Pour effectuer une modélisation, deux exécutables sont essentiels au fonctionnement du modèle GEM : GEMNTR et GEMDM. Le premier est un programme d’entré et est piloté par un script nommé : « Um_runent.sh ». Cette étape permet la lecture des fichiers d’entrés contenant les variables météorologiques, climatologiques et géophysiques sur un maillage tridimensionnel de GEM. Par la suite est générée l’écriture de fichiers de type BMF (Binary Model File). Ce type de fichier consiste à enregistrer seulement les limites latérales du maillage des données d’entrée. De ce fait, moins de mémoire vive est utilisée lors du calcul. Un fichier « stdout » est généré pour contenir les messages émis par GEMNTR, le script de calcul de cet exécutable, le nombre de processeurs utilisés ou encore la version du modèle est utilisée.

Le second exécutable est le programme principal de GEM et est piloté par un script sous le nom de : « Um_runmod.sh ». Cet exécutable requière des fichiers des données d’entrées, de type BMF, ainsi que deux fichiers de configurations : « gem_settings.nml » et « outcfg.out ». Les paramètres de ces fichiers sont définis par l'usager. Pour cette étude, les fichiers sont présentés dans l'ANNEXE X. Le premier fichier contient les choix des paramètres servant au

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calcul, tels que le choix du nombre de processeurs (Ptopo), appelé topologie, la description de la grille et le choix des schémas physiques ou dynamiques utilisés. La description de la grille contient le type de projection utilisé (Grd_typ_S), la résolution spatiale (Grd_dx), la position terrestre de la grille (Grd_xlon1, Grd_xlat1) ainsi que la possibilité d’avoir une rotation de l’équateur numérique (Grd_xlon2, Grd_xlon2). Les différents paramètres de

calculs contiennent par exemple le nombre de points du HALO (Glb_pil), la date de départ (Pil_jobstrt) et celle de la fin du calcul (Pil_jobend) ainsi que son incrémentation temporelle. La définition de la dynamique contient par exemple, le nombre de fois que le modèle calcule les statistiques des paramètres météorologiques (Step_gstat) ou et le nombre de Courant. Ce

nombre sans dimension est utilisé dans les simulations par élément fini et sert de condition de convergence qui limite le pas de temps. Le nombre de Courant maximal est de 1, mais en pratique, sa limite se rapproche de 0,6. Différents types de schémas de la physique peuvent être sélectionnés pour définir l’atmosphère (physics_cfgs). Le fichier nommé «outcfg.out» définit les fichiers de sorties de GEM. Il sert également à déterminer le type et le nombre de niveaux verticaux utilisés (levels), à définir les variables qui seront transcrites dans les fichiers de sortie (sortis), et à fixer la fréquence de sortie de ces fichiers.

Les fichiers standards de RPN de sortie sont générés en trois types de fichiers. Les fichiers de sortie ayant pour suffixe dm ou pm comprennent les variables dynamiques et physiques sur des niveaux verticaux natifs du modèle. Les fichiers avec le suffixe dp contiennent les variables dynamiques retranscrites sur des niveaux de pression. Tout comme précédemment un fichier de contrôle est généré pour suivre le calcul effectué par GEM.

Deux scripts, avec des extensions log, ont été écrits pour automatiser la création de l’environnent adéquat à la modélisation ainsi que pour démarrer un calcul avec GEM. La première programmation, « créer_exp.sh », sert à créer les dossiers nécessaires qui accueilleront les deux exécutables principaux (GEMNTR, GEMDM), les fichiers de contrôles et les fichiers de sorties. La deuxième programmation, « run_exp.sh » sert à débuter le calcul et à exécuter les deux scripts « Um_runent » et « Um_runmod ». La Figure 6.19

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démontre la schématisation de cet environnement en démontrant les fichiers, les exécutables et les scripts nécessaires au démarrage et au calcul de GEM.

Figure 6.19 Les fichiers nécessaires au bon fonctionnement de GEM Tirée du site Internet : http://collaboration.cmc.ec.gc.ca/science/rpn.comm

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6.6.2 La localisation

La version de GEM 3.3.0 ainsi que la physique 4.5 sont actuellement installées sur les grappes de calcul Betz et Boreas de l’ÉTS. La grappe de calcul Betz possède 10 nœuds de calcul ayant chacun un processeur de 2,34 Ghz et une mémoire 0,98 GB. En prenant en considération le nœud principal, qui dirige les calculs de GEM sur les différents nœuds, la mémoire totale de cette grappe d’ordinateur s’élève à 9,8 GB. Boréas comprend 58 nœuds possédant chacun 8 processeurs de 1,95 Ghz et une mémoire de 15,67 GB. En considérant le nœud principal, sa mémoire totale s’élève à 916,66 GB. Pour une résolution globale, GEM requiert de plusieurs processeurs dépassant ceux disponibles sur Betz. Ainsi, pour cette étude, tous les calculs s’effectuent sur Boréas.

6.6.3 La nouvelle version

Une nouvelle version 4.2.0 de GEM, et du schéma de microphysique de Milbrandt et Yau (Maillot et al., 2010) sont maintenant installés, depuis l'automne 2011. Cette étude a débuté lorsque seulement la version 3.3.0 de GEM était installée. De ce fait, les modélisations ont été effectuées avec cette dernière version. La nouvelle version de GEM-LAM et du schéma de microphysique, maintenant installée à l'ÉTS, est la même que celle qui a fait ses preuves lors des Jeux olympiques à Vancouver en 2010. Cette version est une amélioration de la version 3.3.0. et peut donc être téléchargée via le site internet de RPN-COMM et la nouvelle version de la physique est 5.2.1.

En ce qui concerne le schéma de microphysiques, de nouvelles variables de sorties telles que la densité de masse de la neige ou encore le taux de précipitation total de la neige sont maintenant disponible. D’après les deux auteurs (Maillot et al., 2010)

de ce schéma, lors des jeux Olympiques à Vancouver en 2010, ce fut la première fois que leur schéma fonctionnait pour ce type de prévision opérationnel, et ce, avec grand succès.