LES DIAGNOSTICS PONCTUELS

G.Pellerin - octobre 1992

Introduction

La sortie des diagnostics ponctuels esiste depuis déjà plusieurs années et s'est révélé un outil indispensable pour améliorer les modèles numériques. L'évolution temporelle d'une variable du modèle en fonction du temps peut par exemple révéler un défaut du modèle due à un paramétrage physique ou démontrer une instabilité jusqu'alors insoupconnée d'un schéma numérique. Placer à un endroit stratégique, un point de série peut démontrer un aspect très particulier de la circulation générale ou d'un phénomène météorologique local. Ce document a pour but de documenter d'un point de vue technique différents aspects des diagnostics ponctuels. La spécification à l'entrée d'un modèle, l'extraction d'une variable, l'écriture et le stokage de l'ensemble des données sont abordés et décrits.

Spécification à l'entrée du modèle

Une variable de modèle est discrétisé tant dans l'espace que dans le temps. Dans le but d'observer le comportement d'une variable dans le temps, il importe de spécifier une information positionnel qui n'impose pas un poids computationnel spatial pour le modèle; le choix naturel est celui d'un point de la maille du modèle. Aussi la variable ne doit pas obliger une conversion abusive du temps de calcul (transformé de fourier); c'est à dire qu'elle doit être disponible à chaque pas de temps du modèle.

Il s'agit de spécifier dans un premier temps le ou les points de la maille où l'on désire une extraction. On peut choisir de spécifier des coordonnées géographiques, comme les longitude et latitude. Un sous-programme devra alors convertir ces points aux coordonnées X et Y en usage dans le modèle. Dans le cas d'une maille à faible résolution, deux coordonnées géographiques, près l'une de l'autre, peuvent être représenter par le même point de maille (I,J) du modèle. Un sous-programme s'assure d'ordonner les stations (points choisis) en J et en I et qu'il n'y a pas de redondance de points. Par convention, il y a une limite de 25 points pour lesquels on peut extraire des variables.

Dans le modèle régionale, les stations sont définies dans les directives d'entrée de EFRGRD, puisqu'il y a une dépendance étroite avec la grille du modèle. Les coordonnées sont spécifiées après la clef STATLL ou STATIJ et le compte des stations se fait lors de la lecture. De plus, ces stations sont pointées quand on spécifie l'option MAP = oui dans l'appel de EFRGRD.

Extraction d'une variable

On ne veut pas extraire toutes les variables qui sont disponibles aux points de la maille, il convient donc de sélectionner un sous ensemble des variables à extraire. En d'autres mots, pour un cas donné, une sélection de points et de variables s'impose. De plus pour un point choisie, la variable peut être disponible à chaque niveaux du modèle ou à un seul; par exemple, la température est définie à tous les niveaux, par contre, l'humidité du sol ou la hauteur de la couche limite ne sont disponibles qu'à un seul niveau. Il y a donc une distinction concernant la spécification des variables selon que ce soit une variable de surface ou de profil.

Le code de la programmathèque physique est parsemmé d'appels à un sous-programme d'extraction SERXST, pouvant extraire ou non une variable d'intérêt. Cette extraction est régit par une liste de variables de surface ou de profil ou les deux qui est définie avant le début de l'intégration du modèle. Cette selection impose l'extraction des variables choisies. Bien sur cette liste sera sollicter de nombreuses fois durant l'intégration, mais la recherche est suffisamment efficace pour ne pas alourdir le temps de calcul du modèle. Par convention, il y a une limite de 25 variables de surface et de 20 variables de profil. Le nombre et les variables sont spécifiés dans des directives lu dans le sous-programme EFRINP, i.e. voir programme principale FEMAIN.

Ecriture des diagnostics ponctuels

L'information des diagnostics points est écrite sur filière de facon séquentielle à chaque pas de temps. En d'autres mots, la valeur de chaque variables sélectionnées dans la liste est écrite à tous les pas de temps (KOUNT) dans un fichier séquentiel. Celui-ci sera ultérieurement convertie en un fichier qui permet l'accès directe par variable pour les différents points retenus. La quantité dìnformation n'est pas independante du nombre de niveau du modèle et de la durée de l'intégration.

D'autres informations pertinente aux points; comme le nombre de station; leurs positions dans la maille, le nombre de variables de surface et le nombre de variables de profil, ou pertinente au modèle comme la date et l'étiquette, les niveaux, la rotation de grille, etc, sont aussi écrites au départ sur la filière. Ces informations sont écrites initialement par le sous-programme SERWRIT qui constitue la pierre angulaire des diagnostics; sans ces informations, les données extraites n'ont aucunne valeur.

Stockage des diagnostics ponctuels

L'extraction se fait à tous les pas de temps pour chaque variables de surface, pour chaques variables de profil et pour tous les points retenus. Il convient dès le départ d'allouer de l'espace mémoire pour les vecteurs de surface et ceux de profil; c'est l'objet de SERDBU. Le stockage dans des vecteurs d'accumulation se fait, avec ou sans conversion d'unité dans SERXST. Quand le modèle termine les fichier est fermer, sans plus.

Le programme FESERI

Une fois l'intégration terminée, le fichier séquentielle doit être lu et les informations réécritent dans un format plus approprié pour des fins de graphisme. C'est l'objet du sous-programme SERIE, appellé par FESERI qui ne fait que traité l'ouverture et la fermeture adéquate des fichiers. Les entêtes sont lues et les informations sont traitées dans l'ordre des stations, des temps et ce d'abord pour les variables de surface et ensuite pour les variables de profils. Toute conversion additionnelle peut-être fait au passage, c'est le cas pour les composantes de vent ou de leurs dérivés temporelles (voir SERFIN). Le programme fait usage des fonctions thermodynamiques pour certains calculs d'humidité, la programmathèque de physique est donc nécessaire.

Mentionnons que l'allocation de mémoire des vecteurs d'accumulation se fait de la même facon dans le post traitement des diagnostics points. On donne en Appendice 1 le contenu typique d'un fichier à la sortie de ce programme.

Commentaires et conclusion

Les diagnostics points ont prouvés plus d'une fois leur utilité pour dépister une erreur dans les schémas numériques ou dans les paramétrages physiques. Plusieurs aspects de l'extraction des diagnostics sont dépendants en quelque sorte du modèle porteur. Ce document décrit les étapes importantes de traitement requis pour l'usage profitable des diagnostics points.

Le programme PASTEMP permet un affichage versatile, sur écran ou sur imprimante, des diagnostics temporelles obtenues d'une intégration de modèle avec la clef seri activée.