Faire tourner le modèle: première simulation

Attention manuel martien. Se reporter a la page WEB de LMDZ4

Ce chapitre est destiné aux personnes n'ayant jamais utilisé le modèle du LMD. Le meilleur moyen de prendre contact étant sans doute de réaliser une simulation, voici la marche à suivre. A partir de cet exemple, vous pourrez ensuite modifier à votre gré aussi bien les paramètres de contrôle du run que les conditions initiales. Vous trouverez dans le répertoire tous les fichiers nécessaires à l'installation, la compilation et l'execution du modèle .

Installer le modèle

- Recopiez chez vous le répertoire de base du modèle stocké dans (Son contenu est décrit section 5).

- Affectez les variables d'environnement pour le modèle:

LMDGCM Path du répertoire où vous avez installé le modèle (Path complet de )

setenv  LMDGCM $PATH1/LMDZ.MARS

LIBOGCM Path du répertoire (ce répertoire est à créer: libo par exemple) dans lequel seront stockées les librairies objets créées lors de la compilation du modèle.

setenv  LIBOGCM $PATH2/libo

- Installez NetCDF et affectez les variables d'environnement NCDFINC et NCDFLIB:

La dernière version du package NetCDF est disponible sur le web à l'adresse suivante:.

Elle contient à la fois de quoi créer la librairie objet libnetcdf.a, les fichiers includes nécessaires, et de quoi compiler les logiciels NetCDF de base, ncdump et ncgen.

Afin que le modèle, lors de la compilation, trouve les librairies et includes correspondant au type de machine utilisée, il convient de déclarer les variables d'environnement NCDFINC et NCDFLIB.

NCDFLIB Nom du répertoire contenant la librairie objet (libnetcdf.a) et NCDFINC nom du répertoire contenant les fichiers include (netcdf.inc) NetCDF pour les différentes plateformes.

setenv NCDFINC $PATH3/include
setenv NCDFLIB $PATH3/lib

- Installez GrAdS

Pour les gens travaillant au LMD, il suffit, grâce au brillantissime Laurent Fairhead, pour avoir accès à GrAdS et à son environnement, d'ajouter dans son .cshrc (c'est à priori fait dans .env_soft):

source /distrib/local/grads/grads.env

- Recopiez makegcm le script pour la compilation (dans $HOME/bin par exemple). Ce script est disponible dans (Ou demander au LMD).

- Enfin, assurez vous que vous avez bien accès à tous les executables nécessaires pour l'utilisation du modèle. Pensez a indiquer le chemin correspondant dans le PATH.

- fonction UNIX make

- le compilateur Fortran f90

- ncdump

- grads

Compiler le modèle

- Pour compiler par exemple le modèle martien en résolution 64x48x25, tapez (conformément au manuel de la fonction makegcm décrit section 5.4)

makegcm -d 64x48x25 -p mars gcm

On récupère l'executable gcm.e (le modèle compilé) dans le répertoire où on a lancé la commande makegcm.

- Autre exemple: Pour compiler le modèle martien avec 2 traceurs :

makegcm -d 64x48x25 -t 2 -p mars gcm

- Autre exemple: Pour compiler le modèle martien pour vérifier les dépassement de tableaux (debuggage : attention, le modèle est alors très lent !) :

makegcm -d 64x48x25 -p mars -O "-C" gcm

Les fichiers d'entrée (état initial)

- Récuperez dans le répertoire

 $PATH1/LMDZ.MARS/deftank

le fichier de paramètres run.def (décrits section 6.2) nécessaire au modèle. Récupérez en plus les fichiers callphys.def et esasig.def OU z2sig.def pour le modèle martien. Les paramètres sont affectés par des valeurs usuelles, et il est conseillé de réaliser une première simulation sans les modifier.

- Recopiez les fichiers start et startfi (décrits section 6.2) stockés au LMD (demander) ou créer ces fichiers à partir d'une ``banque d'états initiaux start_archive (cf. section 7.8). Ils contiennent des conditions initiales de scénario standard et permettront de valider l'installation du modèle.

Faire tourner le modèle

Placez dans un même répertoire le programme gcm.e et les fichiers d'entrée, puis tapez:

gcm.e

Visualisation des fichiers de sortie

Si vous n'avez jamais utilisé le logiciel graphique GrAds, il est vivement conseillé de consacrer une petite demi-heure à se familiariser avec lui en effectuant la demonstration prévue à cet effet. Facile, rapide, elle permet d'utiliser les commandes de base. Pour cela, allez lire le fichier

/distrib/local/grads/sample

Prenons l'exemple de la visualisation des fichiers histmoy, histphy.

Les fichiers NetCDF histmoy.nc, histphy.nc... sont directement exploitables sous GrAdS grâce à l'utilitaire gradsnc, dont l'appel est invisible à l'utilisateur.

Pour visualiser par exemple la carte de la température dans la 5ème couche à partir du fichier histmoy:

- Visualisation sous GrAdS:

grads return

return (pour ouvrir une fenêtre landscape)

ga-> sdfopen histmoy.nc

ga-> query file (display des infos sur le fichier ouvert, dont le nom des variables stockées. Racourcis: q file)

ga-> set z 5 (fixe l'altitude à la 5ème couche)

ga-> set t 1 (fixe le temps à la première valeur stockée)

ga-> query dims (Indique les valeurs fixées pour les 4 dimensions. Racourcis: q dims)

ga-> display temp (display la carte de température pour la 5ème couche et pour la première valeur de temps stockée. Raccourcis: d T)

ga-> clear (pour effacer l'écran. Raccourcis: c)

ga-> set gxout shaded (mode d'affichage plein)

ga-> display temp

ga-> set gxout contour (retour au mode contour pour afficher les niveaux)

ga-> display temp (superpose les contours si on ne repasse pas par la commande clear)

Relancer la simulation

A la fin d'une simulation, le modèle génère des fichiers restart qui contiennent l'état final du modèle. Ces fichiers ( au même format que les fichiers start) peuvent donc servir de conditions initiales à une nouvelle simulation.

Il suffit de les renommer:

mv restart.nc start.nc
mv restartfi.nc startfi.nc

et de relancer la simulation.

Simulations enchainées

Dans la pratique, il est recommandé d'enchainer une série de simulations de quelques jours ou quelques dizaines de jours (ou centaines à basse résolution).

Pour cela, un script nommé run0 est disponible dans

 $PATH1/LMDZ.MARS/deftank

Utilisation :

• Régler la durée de chaque simulation dans run.def
• Régler le nombre max de simulation dans l'entête de run0
• Recopier les fichiers de démarrage start.nc startfi.nc sous le nom start0.nc startfi0.nc.
• Taper : run0

run0 lancera ainsi une série de simulations qui génèreront des fichiers de sortie indéxés (e.g. start1, startfi1, diagfi1, etc..) dont les fichiers lrun1, lrun2, etc. contenant la redirection de l'écran avec les informations sur le déroulement du run.

NOTA: pour redémarrer une série de simulations après une première série (par exemple pour partir de start5 et startfi5), il faut simplement inscrire l'indice des fichiers initiaux (e.g. 5) dans le fichier nommé num_run. Si num_run existe, le modèle démarrera de l'indice contenu dans num_run. Sinon, il demarre de start0 et startfi0.

NOTA: Un script est disponible pour effectuer des runs annuels avec 12 saisons de 30$^o$ en longitude solaire comme pour la base de données (script run_mcd dans le répertoire deftank également). Ce script fonctionne avec le script run0. Il suffit de régler le nombre de simulation à 1 dans run0. Il faut recopier run.def en run.def.ref et mettre nday à 9999 dans ce dernier fichier. Il faut commenter les N mois dejà effectués et écrire N dans num_run si l'on veut rédémarrer à partir de startN.c On lance ensuite run_mcd.

Créer et changer les conditions initiales

Utilisation du programme ``newstart''

De nombreux paramètres du modèles (par exemple, la profondeur optique de la poussière) sont stockés dans les états initiaux (fichiers NetCDF start et startfi ). Pour changer ces paramètres, ou plus généralement changer la résolution du modèle, il faut utiliser le programme newstart.

Ce programme est aussi utilisé pour créer un état initial. En pratique, dans la plupart des cas, on reprend un ancien état initial que l'on modifie avec newstart .

le programme newstart se compile comme le GCM à la résolution voulue. Par exemple :

makegcm -d 64x48x25 -p mars newstart

Il suffit ensuite de lancer

newstart.e

Le programme donne alors deux options :

 A partir de quoi souhaitez vous creer vos etats initiaux ?
     0 - d un fichier start_archive
     1 - d un fichier start

• - L'option ``1'' permet de modifier des fichiers start.nc, startfi.nc
• - L'option ``0'' permet de de lire les informations necessaires à la création d'un nouvel état initial à partir du fichier start_archive.nc .
  

Il suffit ensuite de répondre aux questions du menu déroulant.

Le programme newstart.e crée les fichiers newstart.nc , newstartfi.nc , qu'il faut généralement renommer.

Création du fichier archive d'états initiaux : start_archive.nc

Le fichier archive start_archive.nc est crée à partir des fichiers start.nc, startfi.nc par le programme start2archive. Le programme start2archive se compile comme le GCM à la résolution voulue. Par exemple :

makegcm -d 64x48x25 -p mars start2archive

Il suffit ensuite de lancer start2archive.e

Changement de la résolution horizontale ou verticale

Exemple, pour créer des états initiaux à la résolution 32$\times$24$\times$25 à partir de fichiers NetCDF start et startfi à la résolution 64$\times$48$\times$32 :

• Créer le fichier start_archive.nc avec start2archive.e compilé à la résolution 64$\times$48$\times$25 avec l'ancien fichier esasig.def OU z2sig.def précédemment utilisé

• Créer les fichiers newstart.nc, newstartfi.nc avec newstart.e compilé à la résolution 32$\times$24$\times$15, avec le nouveau fichier esasig.def OU z2sig.def

Un processus équivalent permet de changer le nombre de traceurs, de créer un état initial pour un zoom, etc...