G.Pellerin - octobre 1992
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.