Bâtir un environnement de recherche pour une analyse multi-modèles
L’intégration des résultats des modèles français dans la dynamique internationale permet de bénéficier de la large palette de simulations réalisées par l’ensemble des groupes de modélisation internationaux pour les propres activités scientifiques des partenaires de CLIMERI. Pour cela, CLIMERI-France pérennise des actions communes autour des analyses scientifiques et une gestion efficace des moyens informatiques et logiciels permettant une exploitation optimale des résultats. Dans le cadre de nombreux projets nationaux ou européens comme CONVERGENCE, IS-ENES, Copernicus ou encore GAIA-DATA, CLIMERI-France développe des outils et des chaînes de traitement dédiés à l’analyse des simulations climatiques (évaluation des modèles et de leur sensibilité climatique, génération d’atlas de suivi des simulations, bibliothèques de diagnostics éprouvés, calcul d’indicateurs standards pour les services climatiques, etc.). CLIMERI-France offre ainsi à l’ensemble de la communauté climatique et à différents utilisateurs d’autres disciplines l’accès à un environnement de recherche disposant :
- D’un large spectre de données de référence issues des simulations climatiques,
- D’outils de pointe pour l'analyse de simulations climatiques,
- Des ressources informatiques (calcul et stockage) pour des analyses multi-modèles intensives.
1. Ensembles de données de référence
- L’intégralité des jeux de données produits par les modèles de l’IPSL
- Un sous-ensemble de jeux de données produit par les autres groupes de modélisation internationaux
- L’intégralité des projections climatiques globales et régionales fournies au Copernicus Climate Data Store.
- L’intégralité des données de forçages CMIP collectées par le projet « input4MIPs ».
- Un sous-ensemble de données d'observation utilisées pour l'évaluation des modèles climatiques collectées par le projet « obs4MIPs »,
- Un sous-ensemble de données globales ou régionales corrigées de leurs biais suivant différentes méthodes statistiques et collectées par les projets « CMIP5-Adjust » et « CORDEX-Adjust ».
2. Outils communautaires
Dans le cadre de plusieurs projets et avec l’essor des services climatiques, CLIMERI-France a développé et maintient plusieurs logiciels visant à organiser, interroger et visualiser des données multi-modèles.
- CliMAF (Climate analysis Framework) est un ensemble de bibliothèques (ou « framework ») puissant conçu pour faciliter l’analyse et la visualisation des données issues des simulations climatiques, en particulier des projets comme CMIP.
- La C-ESM-EP (CliMAF Earth System Model Evaluation Platform) est un outil d’évaluation des modèles climatiques développé par le CNRM, basée sur CliMAF.
CLIMERI-France contribue également à d’autres outils communautaires tel que :
- ESMValTool (Earth System Model eValuation Tool) est un logiciel open-source dédié à l’évaluation des modèles climatiques, en particulier ceux issus des projets CMIP. Il propose un ensemble de diagnostics et d’indicateurs standardisés pour comparer les simulations aux observations ou aux simulations des précédents exercices CMIP.
- ICCLIM (Indice de Climat pour les études d’impact et les services climatiques) est une bibliothèque Python conçue pour calculer des indices climatiques utilisés dans l’évaluation des impacts climatiques sur divers secteurs (santé, agriculture, énergie) et les services climatiques. Il permet de traiter de grands ensembles de données climatiques et de calculer des indices climatiques standardisés ou personnalisés par les utilisateurs.
- Rooks (Remote Operations On Klimadaten) est un framework basé sur le protocole WPS (Web Processing Service) dont le développement est coordonné par le STFC et le DKRZ. Il est conçu pour faciliter le traitement des données climatiques via une interface web et permet aux utilisateurs d'interagir avec les ensembles CMIP et CORDEX sans avoir à télécharger ou à manipuler manuellement une grande quantité de fichiers volumineux. Rooks est basé sur des normes OGC (Open Geospatial Consortium) et offre des fonctionnalités pour extraire, agréger ou interpoler les données climatiques, en utilisant des requêtes géospatiales et temporelles.
3. Plateforme d’analyse multi-modèles
En s’appuyant sur les ressources et services numériques du Centre de Calcul et de Données de l’IPSL (appelé ESPRI), CLIMERI-France a mis en place une plateforme d’analyse multi-sites, appelée ESPRI-Mod, construite en étroite collaboration avec les centres HPC partenaires (TGCC et IDRIS) ainsi que les équipes d’ingénieurs du CNRM-CERFACS. Elle est opérée et gérée par les ingénieurs d’ESPRI.
A travers ESPRI-Mod, les utilisateurs et partenaires de CLIMERI-France peuvent accéder facilement à un miroir de plusieurs ensembles de données issues des simulations climatiques de référence. ESPRI-Mod offre également la possibilité d'agrémenter cette base de données multi-modèles à la demande.
Afin d’analyser tous ces jeux de données, ESPRI-Mod intègre de nombreux environnements logiciels, notamment Python, ainsi que les différents outils communautaires dédiés aux analyses multi-modèles et développés au sein de CLIMERI-France.
Cette plateforme d’analyse multi-modèle comporte aujourd’hui deux interfaces d’accès :
- Un accès en ligne de commande via SSH sur les machines ESPRI.
- Un accès graphique via deux JupyterHub ESPRI déployés sur les sites de Jussieu et Polytechnique.
En participant au projet GAIA-DATA (PIA3), ESPRI-Mod va également se doter :
- D'un accès direct à l’intégralité des données CMIP et CORDEX du CNRM en construisant un lien réseau dédié vers ESPRI,
- De plusieurs environnements virtuels de recherche incluant de nouveaux services et technologies d'exploitation et de visualisation de données (Notebooks, Xarray, Dask, etc.),
- D'une interopérabilité transparente avec les données d'observation du Système Terre (données satellitaires, campagnes, biodiversité, etc.) en provenance des infrastructures de recherche nationales DATA-TERRA et PNDB.
Enfin, la plateforme ESPRI-Mod propose différents services comme des serveurs THREDDS pour le partage de données ou une habilitation à poser des DOI (Digital Object Identifier) sur des ensembles de données qui ne serait pas issues des simulations climatiques de référence. Les ingénieurs d’ESPRI vous accompagnent également tout au long de votre recherche et de votre analyse pour :
- Vous aider à naviguer dans les catalogues ESGF,
- Vous familiariser avec les vocabulaires CMIP et/ou CORDEX,
- Définir les variables, fréquences, etc. nécessaires à votre projet scientifique,
- Vous guider dans la prise en main des logiciels disponibles et le respect des bonnes pratiques d'exploitation des ressources d'ESPRI,
- Répondre rapidement à vos questions.