Le projet est organisé en 4 tâches principales:
Tâche 0: coordination du projet
Tâche 1 : « Échantillonnage de transition et infographie » : Analyse des données et modélisation pour la révision de la formulation du forçage radiatif. Stratégies d’échantillonnage et techniques de réduction de la variance. Modélisation, traitement et stockage de la base de données spectrales pour des stratégies d’échantillonnage de lignes efficaces.
Responsable de la tâche : Mathias Paulin
Résumé : Cette tâche porte sur l’optimisation de l’algorithme de Monte Carlo de Galtier et al, y compris les estimations de sensibilité. Dans ce contexte, lorsque nous nous référons à un effort de modélisation, cela ne signifie pas que nous modifions le modèle physique lui-même. Nous modélisons seulement l’intégrale multidimensionnelle afin de réduire la variance de l’estimation statistique correspondante. Le choix qui sera finalement fait de l’un ou l’autre modèle ne changera pas la quantité estimée : il n’introduira aucun biais. Seule la vitesse de convergence (le nombre d’échantillons requis) et le besoin de calcul (le temps de calcul associé à chaque échantillon) seront impactés. Cette tâche contient trois sous-tâches :
Tâche 1.1 Modélisation et itération sur un domaine d’intégration à haute dimension.
Tâche 1.2 Échantillonnage d’importance multiple.
Tâche 1.3 Stockage et traitement de la base de données spectrales pour un forçage radiatif efficace.
Tâche 2 : « Forçage radiatif à partir de champs 4D » : Validation du forçage radiatif calculé par les codes développés dans la tâche 3. Construction d’une géométrie 3D statistique des nuages à partir des sorties des MCG.
Responsable de la tâche : Jean-Louis Dufresne
Résumé : Cette tâche rassemble la dimension climatique du projet, depuis la détermination et l’évaluation des cas de tests successifs jusqu’à la représentation détaillée de la manière dont ces nouvelles potentialités des simulations peuvent être utilisées par la communauté du changement climatique. Tout d’abord, le code développé dans la tâche 3.1 sera validé et évalué pour quelques (centaines) profils atmosphériques dans des conditions de ciel clair (pas de nuages). Cela sera fait dans le cadre du projet RFMIP qui a un thème de recherche dédié aux tests de codes radiatifs (https://rfmip.leeds.ac.uk/rfmip-irf/). Les profils atmosphériques sont produits par des modèles de circulation générale (MCG) avec une résolution horizontale typique de 50 à 200 km et une résolution verticale de quelques dizaines à quelques centaines de mètres. L’objectif de la tâche 2.2 est de fournir les informations nécessaires à une description statistique de la géométrie 3D des nuages pour chaque profil atmosphérique à partir des informations fournies par les MCG. A la fin du projet, la dernière tâche (T-2.3) consiste à effectuer, analyser et promouvoir le calcul du forçage radiatif sur l’ensemble du globe, sur des durées climatiques, en considérant les effets radiatifs en 3D. Cette tâche contient trois sous-tâches :
Tâche 2.1 : Validation et analyse du code radiatif dans des conditions de ciel clair ou avec l’hypothèse du plan parallèle
Tâche 2.2 : Construire une structure 3D des nuages en utilisant les résultats des MCG
Tâche 2.3 : Effectuer et promouvoir le calcul 4D du forçage radiatif à l’échelle mondiale
Tâche 3 : Développement logiciel : Développement et évaluation d’un outil de calcul radiatif pour la communauté climatique. Recodage des codes de Galtier à l’aide de la bibliothèque « star-engine » et ajout d’une évaluation de la sensibilité. Interfaçage avec GEISA/HITRAN. Interfaçage avec les sorties des MCG. Mise en œuvre de la stratégie d’échantillonnage de la tâche 1.3.
Responsable de la tâche : Richard Fournier
Résumé : Cette tâche porte sur le codage et le test d’une succession de solveurs de Monte Carlo avec des possibilités de calcul et des interfaces progressivement améliorées. Dans une première phase (tâches 3.1 et 3.2), l’algorithme de Galtier et al. sera mis en œuvre tel quel, c’est-à-dire indépendamment des solutions techniques et d’une meilleure compréhension résultant de la tâche 1. La seule modification algorithmique sera d’ajouter l’évaluation des sensibilités (algorithme déjà disponible, voir les travaux préliminaires au paragraphe I-b-4). Dans la deuxième phase (tâche 3.3), l’objectif sera de mettre à jour le logiciel conformément aux conclusions de la tâche 1. Cette division garantit qu’en tout état de cause, bien que non optimal, un nouveau logiciel sera distribué à la communauté et que ce logiciel répondra à l’objectif principal (évaluation du forçage radiatif à l’échelle globale, intégré sur des durées climatiques).
Selon cette stratégie de développement, cinq versions du code de transfert radiatif seront livrées, avec des potentiels d’application et de distribution progressifs. La première version a un impact important sur le projet, car tant le début de la tâche 1 que celui de la tâche 2 dépendent de sa réalisation. Mais cette première version est essentiellement le recodage de logiciels disponibles dans un environnement bien connu et le temps de développement correspondant est prévisible avec précision. Cette tâche contient trois sous-tâches :
Tâche 3.1 : Réécrire le code de la thèse de M. Galtier
Tâche 3.2 : Accès aux données spectroscopiques et climatiques
Tâche 3.3 : Incluant les résultats validés de la tâche 1.3
