Récapitulatif

Les scientifiques à l'origine du projet Africa Rainfall nous font le point sur la recherche et décrivent leurs plans pour 2021 dans cet article.


 

Contexte

En Afrique subsaharienne, 95 pour cent de l'agriculture dépend des précipitations, ce qui rend des prévisions météorologiques précises absolument cruciales. Cependant, comme les précipitations dans cette région sont souvent localisées - parfois presque au niveau d'une ferme - il est difficile de prévoir avec précision avec des données satellitaires, qui montrent des modèles météorologiques plus larges.

Grâce à ce projet, nous créons des simulations informatiques haute résolution de tempêtes de pluie localisées en Afrique subsaharienne. Grâce à la puissance de calcul massive et participative de World Community Grid, nous pouvons exécuter des simulations à une résolution beaucoup plus élevée, exactement ce qui est nécessaire pour les orages localisés. Cela n'a jamais été fait pour les orages dans cette région.

 

Statut et résultats

Le projet Africa Rainfall fonctionne bien. Environ un quart des simulations prévues ont été réalisées grâce aux nombreux bénévoles du World Community Grid.

Cela signifie que nous pouvons déjà commencer à regarder les premiers résultats couvrant la majeure partie de la saison des pluies en Afrique de l'Ouest. Ces résultats montrent en effet le début de la saison des pluies, lorsque les vents de mousson transportent l'humidité du golfe de Guinée vers le continent, où il pleut. La plupart des précipitations sont tombées pendant les tempêtes convectives, qui se développent rapidement sur des zones relativement petites. C'est en raison de cette nature localisée des précipitations en Afrique que le projet Africa Rainfall est nécessaire.

En utilisant la puissance de calcul des machines des volontaires, il devient possible de zoomer et de résoudre ces processus de production de précipitations à une échelle très fine. À sa plus fine échelle, la résolution est une grille avec des cellules de un kilomètre par un kilomètre.

 

Présentation à la réunion d'automne de l'American Geophysical Union

Chaque année, au cours de la première quinzaine de décembre, l'American Geophysical Union (AGU) tient sa réunion d'automne. En règle générale, plus de 20 000 scientifiques du monde entier se réunissent pour échanger leurs résultats et se rencontrer pour élaborer de nouveaux projets pour l'année. Cette année, la réunion aurait dû avoir lieu à San Francisco, mais elle a été organisée en ligne en raison de la COVID-19.

Le projet Africa Rainfall a été présenté à cette occasion (résumé, cadre ci-dessous) à des scientifiques spécifiquement intéressés par le temps et le climat en Afrique lors de la session sur "La variabilité climatique et l'environnement africain, les ressources en eau et la sécurité alimentaire". La session a été animée et a été bien suivie, avec des discussions intéressantes après les brèves présentations en ligne.

Un résultat intéressant qui a été débattu concerne l'échelle optimale à laquelle simuler les tempêtes de pluie convectives. Certaines personnes ont fait valoir qu'une résolution de trois kilomètres pourrait être suffisante, tandis que d'autres préféraient la grille plus fine d'un kilomètre. Il s'agit d'une question scientifique importante à laquelle le projet pourra bientôt répondre.

 

Résumé :
African Rainfall Project : Modélisation météorologique haute résolution (1 km) à l'échelle continentale grâce au World Community Grid
  Nick van de Giesen, Camille Le Coz (Department of Water Management, Delft University of Technology, Netherlands)
  Lloyd Treinish (IBM Research USA, Yorktown Heights, NY, United States
)

L'objectif de l'African Rainfall Project (ARP) est de dériver des estimations précises des précipitations sur l'Afrique subsaharienne, à l'aide d'une application haute résolution (1 km) du Weather Research and Forecasting Model (WRF). Une telle résolution permettra au modèle de mieux représenter les précipitations, et en particulier les précipitations convectives. Il s'agit d'une expérience unique qui n'a jamais été réalisée à une telle échelle. Le modèle fonctionne sur IBM World Community Grid ( WCG ).

ARP divise le continent africain en plus de 35 609 domaines de modélisation WRF. Pour chaque domaine, WRF est exécuté sur un ordinateur personnel d'un volontaire, qui partage des ressources informatiques supplémentaires via le WCG. Il calcule les épisodes de deux jours de temps avec une sortie toutes les 15 minutes (193 pas de temps au total chacun). Chaque domaine WRF est triplement imbriqué. Par conséquent, il calcule d'abord à une résolution grossière de 9 km x 9 km couvrant une région de 468 km x 468 km avec des conditions aux limites historiques issues de l'analyse globale opérationnelle NCEP FNL (finale). Au centre de ce domaine, il calcule le nid suivant à la résolution intermédiaire de 3 km (156 km x 156 km) avec les conditions aux limites fixées par le calcul du domaine le plus grossier. Enfin, un domaine de 52 km x 52 km est calculé au centre du domaine intermédiaire. Verticalement, l'atmosphère est divisée en 51 couches de sorte que la sortie est produite sur une grille de 52x52x51. Le modèle est exécuté sur quatre grilles échelonnées pour être en mesure d'examiner la variabilité des résultats du modèle. La période couverte s'étend du 1er juillet 2018 au 30 juin 2019.

Tous les paramètres atmosphériques (vent, pression, etc.) sont calculés mais seulement une vingtaine de variables d'intérêt direct sont stockées et téléchargées vers l'installation centrale de WCG. La quantité de données produites est d'environ 0,5 Po ou, en termes plus nostalgiques, une pile de plus de 370 millions de disquettes de 3,5 pouces. Ce tas pèserait plus de 6700 tonnes et ferait plus de 1200 km de haut. Ces données seront stockées et rendues disponibles via un géo-portail interactif à SURFsara, une installation de calcul des universités néerlandaises. Les premiers résultats seront présentés ici, ainsi qu'une comparaison des résultats du modèle avec les données au sol de l'Observatoire hydrométéorologique transafricain (TAHMO).

 

 

Perspectives

Le projet Africa Rainfall produit de nombreux fichiers contenant des résultats de simulation météorologique. Au final, nous prévoyons de recevoir près de quatre milliards de fichiers ! Il n'est pas anodin de stocker et d'organiser autant de fichiers, et encore moins de les rendre facilement accessibles en ligne. La quantité de données produites est d'environ 0,5 pétaoctets, ou, en termes plus nostalgiques, une pile de plus de 370 millions de disquettes de 3,5 pouces. Cette pile pèserait plus de 6 700 tonnes et aurait une hauteur de plus de 1 200 km.

Grâce aux subventions de SURF, une association coopérative d'établissements d'enseignement et de recherche néerlandais et de l'Université de technologie de Delft, les fichiers seront consolidés et stockés efficacement. La prochaine étape consistera à développer une page Web où chacun pourra sélectionner un domaine d'intérêt pour visualiser les résultats du projet Africa Rainfall. Celle-ci devrait être mise en ligne au début de 2021 et donnera à tous les volontaires l'occasion de consulter les résultats globaux jusqu'à présent.

Merci à tous ceux qui soutiennent le projet Africa Rainfall.

 

Par : Équipe de recherche du projet Africa Rainfall
Université de technologie de Delft
22 déc. 2020

 

 

traduction de l'article WCG : https://www.worldcommunitygrid.org/about_us/viewNewsArticle.do?articleId=676