Les simulations atmospheriques realisees dans le cadre de CMIP5

Ionela Musat, 6 Aout 2010

Dans le cadre de CMIP5 j'ai realise 3 types de simulations atmospheriques :

I. "AMIP historique" ; ce sont des simulations forcees par des temperatures de l'ocean (SSTs)
et des glaces de mer (SICs) issus des observations qui ont ete produites
par le LLNL au PCMDI dans le cadre du projet AMIP .
Ces simulations sont paralleles aux simulations couplees de type "historical" dans le sens ou
elles utilisent les memes forcages en gaz a effet de serre (GES), aerosols et ozone (O3)
correspondant aux valeurs observees historiques.

--> A noter qu'a la difference des simulations couples type "hystorical" qui s'arretent en 2005,
ces simulations s'etendent jusqu'en 2009. A partir de 2006, nous utiliserons des forcages en GES,
aerosols et O3 du scenarion RCP8.5.
II. AMIP pre-industrielles (ou "AMIP PI") ; ce sont des simulations forcees par des SSTs et SICs
issus d'une simulation couplee pre-industrielle. Les forcages en GES, aerosols et O3 sont ceux de
l'epoque pre-industrielle. Ces simulations sont donc paralleles aux simulations couplees preindustrielles.
III. Aquaplanete : simulations idealisees ou la Terre est entierement couverte par l'ocean.

I. Les simulations de type "AMIP historique", periode 1979-2009 :

Numero	Nom	Caracteristiques	Etat
3.3	<-! souci monitoring -> amip1	start "AMIP" 1987	1979-2008
6.5	amip4xCO2	amip1 + 4xCO2 atmos.	1979-1995 finie
6.6	<-! souci monitoring -> amipFuture	amip1 + delta SST	1979-1995 finie
6.8	<-! souci monitoring -> amip4K	amip1 + 4K	1979-1995 finie
3.3E	amip2	start "AMIP" 1988	1979-1995 finie
3.3E	<-! souci monitoring -> amip3	start "AMIP" 1989	1979-1995 finie
3.3E	amip4	start "AMIP" 1990	1979-1995 finie
3.3E	amip5	start "AMIP" 1991	lancee 20.09.2010 --> 1979-1995

II. Liste simulations AMIP pre-industriels (PI), periode 1979-2009 :

Numero	Nom	Caracteristiques	Etat
6.2a	sstClim	SSTs/SICs piControl2 (1800-1829)	1979-2029
6.2b	sstClim4xCO2	4xCO2 (sstClim)	1979-2029
6.4a	sstClimAerosol	aerosols historical which?, an 2000 (done with amip1)	TBD (1979-1995 finie)
6.4b	sstClimSulfate	SO4 historical which?, an 2000 (done with amip1)	TBD (1979-1995 finie)

III. Liste simulations aquaplanete avec une duree de 6 ans (1979-1985)

Numero	Nom	Caracteristiques	Etat
6.7a	aquaControl	SSTs/SICs Qctrl	en preparation
6.7b	aqua4xCO2	4xCO2 aquaControl	en preparation
6.7c	aqua4K	SSTs aquaControl + 4K	en preparation

Caracteristiques generales et specificites des simulations

Toutes ces simulations utilisent la la physique "eprouvee" AR4.
Elles ont une resolution horizontale de 96x95 et 39 niveaux sur la verticale.
Les simulations AMIP (historiques et PI) se caracterisent par :
- un pas de temps dynamique de 3 min
- un pas de temps physique de 30 min
- un calendrier de type noleap (365 jours par an)
- une duree de 31 ans (periode 1979-2009)
Les simulations de type aquaplanete se caracterisent par :
- un pas de temps dynamique de 1. 5min
- un pas de temps physique de 15 min
- un calendrier de 360 jours (30 jours par mois)
- une duree de 6 ans (1979-1985)

Caracteristiques simulations aquaplanete

Les simulations idealisees de type aquaplanete se caracterisent par:

des forcages en SSTs symetriques par rapport a l'Equateur,
un profil d'ozone symetrique issu du projet APE et fourni par CFMIP
des taux des gaz a effet de serre constants au cours du temps
- CO2=348ppmv
- CH4=1650ppbv
- N2O=306ppbv
- CFC11=1ppbv (cf. table 2.14, p. 212,, IPCC 2007 cf. JLD)
une constante solaire fixe : solaire=1365
sans aerosols :
- ok_ade=n
- ok_aie=n
avec cycle diurne
l'orbite correspond a un equinoxe perpetuel a
NB: la recommandation d'imposer une pression au sol initiale de 101080 Pa
n'a pas ete faite, car elle n'est pas compatible avec les autres
conditions initiales dans LMDZ

Infos sur les constantes physiques des simulations aquaplante

Pour quelques constantes physiques, le CFMIP recommande d'utiliser des valeurs precises.
Pour que nos simulations aquaplanete soient coherentes (comparables) aux simulations de
type AMIP, nous avons garde pour ces constantes les memes valeurs que celles utilisees
dans les simulations AMIP. Voir ci-dessous les valeurs utilisees dans nos simulations
ainsi que les valeurs recomandees par CFMIP entre parantheses.

Eart rotation rate (omega) : 7.292115E-5 (idem)
Mean Earth radius (Earth radius) : 6371.229E+03 (6371.0E+3)
Mean surface gravity (Gravity) : 9.80665 (9.79764)
Gas constant for dry air (Dry air cst.) : 287.0597 (287.04)
Specific heat of capacity for dry air (Cpd) : 1004.709 (1004.64)
Water vapour gas constant (Vapour cst.) : 461.525 (461.50)
Water vapour specific heat capacity (Cpv) : 1846.100 (1846.0)
Latent heat of vaporization at 0 C (RLvTt) : 2.5008E+6 (2.501E+6)
Latent heat of fusion at 0 C (RLMlt) : 3.337E+5 (idem)
Latent heat of sublimation at O C (RLsTt) : 2.8345E+6 (2.834E+6)

A noter :

toutes les simulations de type AMIP ainsi que 2 des simulations AMIP-PI
(sstClimSulfate et sstClimAerosol) ont ete lancees dans un permier temps
sur la periode 1979-1995. Elles seront poursuivies pour la periode 1996-2009
vers la mi aout par Abderrahmane, une fois que les fichiers d'aerosols
et d'ozone seront prets.
les simulations "AMIP-PI" sstClim et sstClim4xCO2 ont ete lancees pour
la periode 1979-2009
toutes les simulations AMIP historiques, a l'exception de la simulation amip3,
ont ete faites avec le meme executable
la simulation amip3 et toutes les simulations "AMIP PI" ont ete lancees
avec un executable qui differe du precedent par 2 corrections apportees par Martial
dans Orchidee pour corriger un bogue au niveau du dimensionnement d'un tableau.

Les 2 codes modifies sont stomate_lcchange.f90 et stomate_lpj.f90
Les codes initiaux (originaux) ont ete renommes avec un suffixe .orig

En cours ou a faire :

en aout :
- relancer les rebuilds qui n'ont pas ete faits en cours de simulation
- relancer les monitoring ; voir avec Marie-Alice
- creer les fichiers d'aerosols pour la simulation sstClimSulfate;
  voir dans $HOME/rebuild_manuel/ le script mk_get_so4_act_2_sstClimSulfate.ksh
  A lancer pour chaque annee entre 1996 et 2009, par ex. pour 1996:
  mk_get_so4_act_2_sstClimSulfate.ksh 1996
- a partir de 2006, modifier dans le lmdz.card les $PATH et noms des
  fichiers aerosols et ozone et mettre ceux correspondant au scenario RCP8.5
- pour 2008 : activer les sorties hf de COSP
en septembre :
- faire les series temporelles
- developper outils pour les 119 stations
- appliquer le filtre CMOR

Questions en suspens

Quelles valeurs utiliser pour CO2, CH4, N2O, CFC11, CFC12 entre 2006 et 2009 ;
les valeurs pour RCP8.5 existent-elles ?