wiki:InfosOzone

Information sur les fichiers de forçage Ozone

Interpolation spatiale et temporelle des fichiers bruts AVEC "cycle saisonnier" ; dits v2

Les fichiers d'ozone hybrides bruts "avec cycle saisonnier" sont stockés sur les comptes communs là : .../IGCM/INIT/ATM/LMDZ/Ozone/HYBRIDE/v2.clim/tro3_????.new.nc

Ces fichiers sont ensuite interpolés spatialement (pour les différentes résolutions) et temporellement via l'experience CREATE dans la configuration LMDZOR_v4 :

  • En input de l'experience CREATE : tro3_${year}.new.nc
  • En ouptut de l'experience CREATE : climoz_LMDZ_${year}_v2.nc

Ces fichiers obtenus sont ensuite stockés sur les comptes communs :

  • pour la resolution 9695 : .../IGCM/BC/ATM/IPSLCM5A/LMD9695/AR5/HISTORIQUE/climoz_LMDZ_????_v2.nc
  • pour la résolution 144142 : .../IGCM/BC/ATM/IPSLCM5A/LMD144142/AR5/HISTORIQUE/climoz_LMDZ_????_v2.nc

Ces fichiers climoz_LMDZ_${year}_v2.nc sont les fichiers de forçage Ozone utilisés par défaut maintenant par le modèle.

Un nouveau jeu de fichier a été fourni par David Cugnet, ils diffèrent du jeu fourni le 24 septembre 2010 à partir de l'année 2003. Les fichiers différents ont remplacé les anciens dans:

  • /dmnfs/cont003/p86ipsl/IGCM/STORAGE/INIT/ATM/Ozone/HYBRIDE/v2.clim

Les fichiers fournis le 24 septembre 2010 sont dans:

  • /dmnfs/cont003/p86ipsl/IGCM/STORAGE/INIT/ATM/Ozone/HYBRIDE/v2.clim.bad

Les fichiers interpollés ont remplacé les précédents fichiers suffixés -v2

  • IGCM/BC/ATM/IPSLCM5A/LMD9695/AR5/HISTORIQUE/climoz_LMDZ_????_v2.nc
  • IGCM/BC/ATM/IPSLCM5A/LMD144142/AR5/HISTORIQUE/climoz_LMDZ_????_v2.nc

Interpolation spatiale et temporelle des fichiers bruts SANS "cycle saisonnier"

Les fichiers d'ozone hybrides bruts "sans cycle saisonnier" sont stockés sur les comptes communs là : .../IGCM/INIT/ATM/LMDZ/Ozone/HYBRIDE/clim/climO3_LMDZORINCAREPRO_????.nc

Ces fichiers sont ensuite interpolés spatialement (pour les différentes résolutions) et temporellement via la configuration CREATE :

  • En input de la config CREATE : climO3_LMDZORINCAREPRO_${year}.nc
  • En ouptut de la config CREATE : climoz_LMDZ_${year}.nc

Ces fichiers obtenus sont ensuite stockés sur les comptes communs :

  • pour la resolution 9695 : .../IGCM/BC/ATM/IPSLCM5A/LMD9695/AR5/HISTORIQUE/climoz_LMDZ_????.nc
  • pour la résolution 144142 : .../IGCM/BC/ATM/IPSLCM5A/LMD144142/AR5/HISTORIQUE/climoz_LMDZ_????.nc

Ces fichiers climoz_LMDZ_${year}.nc sont les fichiers de forçage Ozone utilisés pour faire les simulations ayant démarré avec un ozone sans "cycle saisonnier".

  • historical[234]
  • amip[12345]

Historique

19 Novembre 2014

Création des fichiers /IGCM/BC/ATM/LMDZOR/LMD144142/AR5/HISTORIQUE/climoz_LMDZ_2010_v2.nc (2011 et 2012) à base de liens vers ../RCP85/climoz_LMDZ_2010_v2.nc (2011 et 2012)

22 octobre 2010

  • Génération des fichiers ozone "sans cycle saisonnier" pour la période 1996-2008. Les précédents fichiers pour cette période sont renommés *_v0bis.nc

30 septembre 2010

  • Passage par défaut à la version v2 des fichiers climoz. Voir : [1150] [1151]


GENERATION DES FICHIERS HYBRIDES


STRATOSPHERE:

Sont utilisées les sorties des runs REF-B1, REF-B2 et SCN-B2c du projet CCMVal, produites par LMDZ-REPROBUS, résolution 96x72x50.
Emplacement à l'IDRIS (avec RUN=REF1, REF2 ou SCNB2c):

/u/rech/hou/rhou079/LMDZ4/output/h2o-${RUN}-KE-8mpi-1omp/${Y}/

Fichiers utiles:

  • histday_tra_${Y}${M}.nc pour l'ozone de jour et de jour+nuit
  • histday_ins_${Y}${M}.nc pour l'ozone de jour uniquement

TROPOSPHERE:

Sont utilisées les sorties des runs LOI_IPCC_3, LOI_IPCC_RCP26, LOI_IPCC_RCP45, LOI_IPCC_RCP60 et LOI_IPCC_RCP85 produites par LMDZ-INCA, résolution 96x95x19.
Emplacement au CCRT (avec RUN=3, RCP26, RCP45, RCP60 ou RCP85sstA2):

/dmnfs11/cont003/p24lava/IGCM_OUT/LMDZORINCA/NMHC_AER/LOI_IPCC_${RUN}/CHM/Output/MO

Fichiers utiles:

  • clim_${Y}.nc pour RUN=3 ou RCP85sstA2:
  • LOI_IPCC_${RUN}_${Y}${M}01_${Y}${M}30_1M_inca_avgr.nc pour RUN=RCP26, RCP45 ou RCP85:


Principe résumé

  • détection des tropopauses chimique (premier point renconté en partant du sol dont la concentration en ozone vaut 0.15 ppmV) dans les champs stratosphériques et troposphériques.
  • interpolation horizontale des deux champs à la résolution maximale (ici: 96x95)
  • Le champ hybride est composé de trois domaines:
    1) au-dessus de la tropopause + 2 kms: champ troposphérique
    2) au-dessous de la tropopause - 1 km : champ stratosphérique
    3) au voisinage de la tropopause (-1 -> +2 kms): mélange des deux champs précédents
  • Climatologie par moyenne glissante sur 11 ans.


Principe détaillé

ETAPE 1: Obtention de moyennes zonales troposphériques lissées temporellement.

Pour chaque scenario (3, RCP26, RCP45, RCP60, RCP85):

1) extraction des variables O3 et pmid
2) interpolation sur les 19 niveaux standard (variable "presnivs") ; moyenne zonale.
3) pour RUN=RCP26, RCP45 ou RCP60: moyenne mensuelle, concaténation.

=> fichiers annuels à 12 champs zonaux mensuels d'ozone de jour+nuit (tro3).

Pour chaque paire 3_${RUN} (3 de 1850 à 2000, ${RUN} de 2001 à 2100, RUN=RCP26, RCP45, RCP60 ou RCP85):

4) moyenne temporelle glissante (+/- 5 ans)

=> PRODUITS: moyennes zonales lissées d'ozone troposphérique tro3_${Y}.nc de 1855 à 2095 pour 3_RCP26, 3_RCP45, 3_RCP60, 3_RCP85.

ETAPE 2: Obtention de moyennes zonales stratosphériques lissées temporellement.

Pour chaque scenario (REF1, REF2 et SCNB2c ; on donne en exemple le cas de REF1):

(A) OZONE DE JOUR+NUIT (fichiers histday_tra, moyennes journalières: 1440 champs instantanés moyennés par mois=> PRECIS !):

1) extraction des variables O3 et pres.
2) interpolation sur les 50 niveaux standard (variable "presnivs") ; moyenne zonale.
3) moyenne mensuelle, concaténation.

=> 12 champs mensuels d'ozone de jour+nuit moyen tro3(y) pour y variant de 1960 à 2006

(B) OZONE DE JOUR (fichiers histins_tra, champs instantanés les 10, 20 et 30 de chaque mois: 3 champs instantanés par mois => IMPRECIS !):

1) Masquage des pixels de nuit. On utilise l'espèce photosensible NO sur le 45ième niveau (1.527329 hPa): une concentration supérieure à 1.0E-15 vmr indique la nuit.
2) interpolation sur les 50 niveaux standard (variable "presnivs") ; moyenne zonale.
3) moyenne mensuelle: O3m($M)=[O3(${M-1}30) + 2.O3(${M}10) + 2.O3(${M}20) + O3(${M}30)]/6

=> ozone de jour tro3_daylight_Ins(y) pour y variant de 1961 à 2006

4) étapes 2 et 3 sans masquage

=> ozone de jour+nuit tro3_Ins(y) pour y variant de 1961 à 2006

5) création d'une climatologie de tro3_daylight(Ins) et tro3(Ins) sur toute la durée de la simulation => détermination du masque M indiquant la zone photosensible en filtrant le rapport R=(tro3(Ins)-tro3_daylight(Ins))/tro3(Ins) par balayage en partant du sommet du modèle (niveau 50):

  • près des pôles (~[-90°,-72°] et [+72°,+90°]): R mis à 0 dès qu'il s'annule ou que deux valeurs consécutives sont inférieures à 0.2
  • entre les pôles (~[-72° 72°]): R mis à zéro dès qu'il se remet à augmenter.
    => 12 champs mensuels d'ozone de jour tro3_daylight(y) pour y variant de 1960 à 2006

6) Reconstruction de tro3_daylight(y) (y est l'année), qui vaut:

  • tro3(y) hors du masque M
  • tro3(y)*tro3_daylight_Ins(y)/tro3_Ins(y) dans le masque M

=> fichiers annuels à 12 champs zonaux mensuels d'ozone de jour+nuit (tro3) et d'ozone de jour (tro3_daylight).

Remarques:

  • L'ozone de jour ainsi reconstruit est bien plus fiable que celui que l'on obtient directement avec le sfichiers histins_tra.
  • A propos de l'interpolation temporelle. Normalement, les valeurs d'ozone de jour situées dans la nuit polaire ne sont pas utilisées, justement car il n'y fait pas jour... Toutefois, certains cas-limite nécessitent de s'en préoccuper. Considérons un point P du globe près du terminateur ; nous voulons interpoler l'ozone de jour en P à la date ti. Soient t1 et t2 les dates adjacentes du fichier d'ozone (milieux de deux mois consécutifs). En t1, P est dans la nuit polaire, alors qu'en ti et t2, il est dans une zone insolée. Il faut une valeur d'ozone de jour en t1 afin de pouvoir interpoler la concentration en ti. La routine de lecture des fichiers d'ozone complète la nuit polaire du champ d'ozone de jour par duplication vers les pôles des valeurs adjacentes les plus proches (près du terminateur). En l'occurrence, cela conduirait à surévaluer la concentration interpolée. Il est préférable de choisir dans la nuit polaire l'ozone de jour+nuit. C'est ainsi qu'ont été complétés les champs d'ozone de jour dans la nuit polaire, en association avec la variable "night".

Pour chaque paire REF1_${RUN} (REF1 de 1961 à 2006, ${RUN} de 2007 à 2098, RUN=REF2 ou SCNB2c):
(C) moyenne temporelle glissante (+/- 5 ans)

=> fichiers annuels à 12 champs zonaux mensuels d'ozone de jour+nuit (tro3) et d'ozone de jour (tro3_daylight) pour REF1_REF2 et REF1_SCNB2c.

Pour chaque scenario (RCP26, RCP45, RCP85 ; note: RCP60 s'identifie à REF1_REF2):
(D) construction de fichiers synthétiques (même méthode pour tro3 que pour tro3_daylight).

                                                                        CO2          - CO2
                                                                           $RUN           REF1_SCNB2c
       tro3     = tro3            + [tro3         - tro3           ] * ------------------------------
           $RUN       REF1_SCNB2c        REF1_REF2      REF1_SCNB2c     CO2          - CO2
                                                                           REF1_REF2      REF1_SCNB2c

CO2 represente la concentration en CO2 dans le scenario considéré.

=> PRODUITS: moyennes zonales lissées d'ozone stratosphérique (jour+nuit et jour) tro3_${Y}.nc de 1966 a 2093.

ETAPE 3: Construction de fichiers hybrides troposphère-stratosphère.

(1) Interpolation horizontale (96x95), puis détection de la tropopause des champs stratosphériques (plus fiables que celle des champs tropo: 50 niveaux au lieu de 19)
(2) Détection de la tropopause des champs troposphériques.
(3) Étirement/contraction (par interpolation) du champ troposphérique de manière à "tirer" la tropopause troposphérique vers la tropopause stratosphérique et conserver le même champ de pression au sol. Cela revient à considérer que les points troposhpériques sont non pas en Pt, mais en Pt*, avec:

            (  Pt  )    LOG(Ptrops/PtS)
  Pt* = PtS ( ---- ) ^ -----------------        ("S": "Sol", "trop": "tropopause")
            (  PtS )    LOG(Ptropt/PtS)

(4) Construction des champs globaux (12 par an, fichiers annuels):

  • au-dessus de la tropopause + 2 kms (P<P1): champ stratosphérique
  • au-dessous de la tropopause - 1 km (P>P2): champ troposphérique
  • au voisinage de la tropopause (P2<P<P1): mélange des deux.
    En clair:
                    O3t(P)-O3s(P)            PI      lnP -lnP1
   O3*(P) = O3s(P)+ ------------- [ 1 + SIN( -- (1 + --------- )) ]
                          2                   2      lnP2-lnP1

Remarque: La strato avant 1966 est bouclée sur 1966 (climatologie pré-industrielle) ; après 2093, elle l'est sur celle de 2093 (faute de mieux).

(5) Passage à 14 champs: on duplique décembre de l'année précédente et janvier de l'année suivante.

En 1855, on ajoute decembre 1855 au lieu de decembre 1854 (indisponible).
En 2095, on ajoute janvier 2095 au lieu de janvier 2096 (indisponible).

=> PRODUITS FINAUX: moyennes zonales lissées composites de 1855 à 2095 pour tous les scenarii, avec 14 champs, stockés sur mercure ici:

/dmnfs13/cont003/dcugnet/FORCAGES-CMIP5/${RUN}


Principales différences entres les fichiers clim et v2.clim

CLIM

  • production de fichiers hybrides pour chaque année, AVANT moyenne glissante sur onze ans.
  • pour chaque année, le champ troposphérique est égal à celui de décembre quel que soit le mois.
  • en-deçà de 1961, on boucle les fichiers stratosphériques sur les champs 1961-1971:

1971,1961,...,1971,...,1950,...,1960,1961,...,1971,1972,1973,1974,...,2006 (y: année réelle) 1850,1851,...,1861,...,1961,...,1971,1961,...,1971,1972,1973,1974,...,2006 (yS: année du champ strato utilisé)

En clair, pour y<1972: yS=y+11*E[1+(1961-y)/11], où E est la partie entière. De cette manière, la moyenne glissante sur +/- 5 ans donne toujours, en-deçà de 1965, la moyenne pré-industrielle 1961-1971.

V2.CLIM

  • production de fichiers bruts (moyennes zonales) tropo et strato avec moyenne glissante sur onze ans, puis ENSUITE seulement, hybridation.
  • le cycle saisonnier troposphérique est bien respecté.

DIFFÉRENCE MAJEURE: Absence de cycle saisonnier troposphérique dans la série clim.
DIFFERENCE SIGNIFICATIVE: On constate des variations importantes dans la zone de mélange. Le gradient d'ozone y est très élevé, et donc un très faible déplacement de la tropopause entraîne de grandes variations. De plus, la formule de pondération utilisée pour le mélange entre les deux champs est probablement perfectible.
DIFFERENCE MINEURE: Elles sont dues au fait que la troposphère moyenne est:

  • dans le premier cas, la moyenne sur 11 ans des troposphères successives compressées/dilatées par rapport aux tropopauses des fichiers stratosphériques correspondants (1961-1971)
  • dans le second cas, la compression/dilatation de champs déjà moyennés sur 11 ans, par rapport à la tropopause du champ stratosphérique moyen.

En notant:

  • Ty et Sy les champs stratosphériques et troposphériques de l'année y.
  • M[Gy] la moyenne de la grandeur G entre les années y-5 ans et y+5ans.
  • tropop[Gy] la tropopause associée au champ G(y).
  • C[G,T] la compression/dilatation du champ G par rapport à la tropopause T.

cette disparité correspond au fait que l'approximation suivante est modérément précise (il n'y a linéarité qu'au premier ordre):.

   M{C[T ,tropop(S )]} ~ C{M(T ),tropo[M(S )]}
        y         y           y           y
Last modified 3 years ago Last modified on 11/19/14 17:07:15