Analyse de sensibilité pour les dynamiques spatio-temporelles. Application à l'étude de la variabilité

Clémentine Prieur (Ujf), Anestis Antoniadis (Ujf) Hubert Gallee (Lgge), Christophe Messager (Ifremer) Michael Heymann, Eddy Caron (Inria - Lip) Laurence Viry (Ujf - Ciment)

Description

Analyse de sensibilité pour les dynamiquesspatio-temporelles.Application à l’étude de la variabilité desprécipitations en Afrique de l’OuestClémentine Prieur (UJF), Anestis Antoniadis (UJF)Hubert Gallee (LGGE), Christophe Messager (IFREMER)Michael Heymann, Eddy Caron (INRIA - LIP)Laurence Viry (UJF - Ciment)« Journées scientifiques GDR Calcul »Clémentine Prieur (UJF), Anestis Antoniadis (UJF) Hubert Gallee (LGGE),Analyse Christophede sensibilité Messagerpour (IFREMER)les dynamiques Michaelspatio-temporHeymann, elles. Eddy ApplicationCaron (INRIAà l’étude - LIP)de la Laurvariabilitéence Virydes(UJFprécipitations- Ciment)en Afrique de l’Ouest9-10 Novembre 2009Sommaire1 Modèle Physique2 Analyse de sensibilité3 Déploiement sur grilleClémentine Prieur (UJF), Anestis Antoniadis (UJF) Hubert Gallee (LGGE),Analyse Christophede sensibilité Messagerpour (IFREMER)les dynamiques Michaelspatio-temporHeymann, elles. Eddy ApplicationCaron (INRIAà l’étude - LIP)de la Laurvariabilitéence Virydes(UJFprécipitations- Ciment)en Afrique de l’OuestContexte ApplicatifLe climat de l’Afrique de l’ouest est piloté par un système demousson avec une activité dynamique de mai à SeptembreLe cumul pluviométrique d’une année se fait uniquementpendant la période du flux de mousson vers le Nord jusqu’auSahelCe cumul étant faible en zone Sahélienne (500 à 600mm), unefaible variabilité à la baisse de ce cumul peut entraîner un stresshydrique irréversible pour les cultures et la ...

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« Journées scientifiques GDR Calcul »

Analyse de sensibilité pour les dynamiques spatio-temporelles. Application à l’étude de la variabilité des précipitations en Afrique de l’Ouest

Clémentine Prieur (UJF), Anestis Antoniadis (UJF) Hubert Gallee (LGGE), Christophe Messager (IFREMER) Michael Heymann, Eddy Caron (INRIA - LIP) Laurence Viry (UJF - Ciment)

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Déploiement sur grille

3

Sommaire

1

Modèle Physique

2

Analyse de sensibilité

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Le climat de l’Afrique de l’ouest estpiloté par un système de moussonavec une activité dynamiquede mai à Septembre Le cumul pluviométrique d’une annéese fait uniquement pendantla période du flux de moussonvers le Nord jusqu’au Sahel Ce cumul étant faibleen zone Sahélienne (500 à 600mm),une faible variabilité à la baissede ce cumul peut entraînerun stress hydrique irréversiblepour les cultures et la végétation Si ce cumul perdure d’une année sur l’autre, les conséquences deviennent durables sur les écosystèmes qui tendent àpasser à des écosystèmes de type Saharien Ce cycle saisonnier des précipitations estune composante climatique cruciale pour l’agricultureet la survie des populations locales dans les zones Sahéliennes et Soudano-Guinéennes.

Contexte Applicatif

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La mousson est reliée au déplacement semi-annuel de laZone de convergence intertropicale (ZCIT) àla différence de réchauffemententre le Sahara et la côte atlantique équatorial dans le golfe de Guinée. Les alizés secs du nord-est, et particulièrement leur forme plus intensel’harmattancoupés par le mouvement vers le nord, sont en été de la ZCIT où les vents sont légers

Mousson en Afrique de l’Ouest

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Contrastes thermiques

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Température de surface Afrique de l’Ouest (Juillet 83)

tseuO’itatécipenAfionsbaliavirserptidéedutalednoité’làpp.Acalirepoeslltaoit-meimuqsepsrlesdynailitépoubisnesedesylanA)tmeCiF-UJy(ireVecnL)uaL-PIRNAIon(Iar)FJU(sidaGtrebuHeellémClneitenrPeiruU(FJ),AnestisAntonia

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Déplacement de la zone de convergence intertropicale

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Zone de basse pressionde kms du Nord au Sudde quelques centaine entourant l’équateur.

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Quelle est la réponse du climat Africain à la température de l’eau en surface du Golfe de Guinée ? Quels sont les principaux processusresponsables de la variabilité de la mousson? Prise en compte d’autres variables en entrée du système (albedo, végétation,. . .) Quelle est ladynamique spatio-temporelle du système? Utilisation d’unmodèle régional atmosphèrique:MAR Comment réagit le modèle MAR aux variations de ses entrées, variations dues à la physique et/ou variations dues aux incertitudes ? . . .

Objectifs du projet

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Contexte de l’analyse de sensibilité Phénomènes physiques⇒Modèles Mathématiques⇒Codes de Simulation Modèle :Le modèle mathématiqueétudié est décrit par une fonction déterministeηqui fait correspondre à chaque entrée (x 1 ,x 2 , . . . ,x n ), une sortie scalaire ou vectorielle y= (y 1 ,y 2 , . . . ,y p ) Enjeux :Les codes sont de plus en pluscomplexes, ils prennent en comptesde nombreuses variables en entréeset peuvent délivrer un grand nombre de résultats Objectifs :Développer des méthodes performantes,même en grande dimension, permettant de mesurerla variabilité des sortieset de déterminerles facteurs en entrées les plus importants Clémentine Prieur (UJF), Anestis Antoniadis (UJF) Hubert Gallee Analyse de sensibilité pour les dynamiques spatio-temporelles. Appl

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(UJF)HubtoniadisereGtlaelePineuriléCntmetsennAsiJU(rA,)Fa)PaL-AILNIIRor(n

Surface :conservationde la chaleur et de l’eau des sols

Code de Simulation pour simuler 15 20H: code séquentielle - journées - 8 mois simulés par année -1.5-2Go en Entrée/Sorties

MAR - Modèle atmosphèrique régional

Modèle Mathématique Atmosphère equations primitives= Navier-Stokes - approximation fluides parfaits - approximation coquille mince Cycle hydrologique: equations de conservation - vapeur d’eau, gouttelettes et crystaux nuageux, - gouttes de pluie et flocons de neige Paramétrisation des processus dynamiques sous-maille (turbulence, diffusion horizontale, filtre numérique) Paramétrisation des nuages sous-mailles(convection)

setl’OuuedefriqsenAt)AnimeedesalyseciVuneFJC-yrU(iqamynsdtipassueilibisneelruopétplicationàl’étud-oetpmroleel.spAspdecirétapiontilederavaibaiétil

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Analyse d’incertitude - Analyse de sensibilité

Analyse d’incertitude :étude dela variabilité des sortiesà partir de l’ensemble des évaluations du modèle. Analyse de sensibilité :étude plus détaillée qui a pour objectif de quantifier l’impact de la variation de chaque facteur (variables, paramètres)en entrée du modèle sur la variation des sorties. En les classant éventuellement par degré d’influence. Approche déterministe: indicateurs locaux certainesapproches stochastiquesfournissent des indicateurs globaux.

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