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Le projet LMDZ

Qu'est-ce que LMDZ ?

LMDZ est un modèle de circulation générale atmosphérique développé par le Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD, le Z faisant référence à la capacité de raffinement régional de la grille ou {\bf Zoom}). Il s'agit d'un code numérique en différences et volumes finis s'appuyant sur les équations de la physique et de la dynamique des fluides. Le modèle de climat terrestre s'accompagne de versions planétaires, partageant le même coeur hydrodynamique.
LMDZ est au coeur du modèle intégré de climat (les Earth System Models ou ESM) dont le développement est coordonné par le pôle modélisation de l'IPSL et qui contribue largement aux projections du changement climatique effectuées pour alimenter les rapports du Giec. LMDZ calcule à la fois l'évolution des variables météorologiques et le transport d'un nombre quelconque de constituants (aérosols, composés chimiques, radioéléments, isotopes stables de l'eau).
Le transport de constituants est utilisé aussi bien pour des questions de couplage entre composition et dynamique atmosphérique que de surveillance de l'environnement.
Les différentes versions planétaires ont quant à elles été largement utilisées pour la préparation de l'exploration du système solaire et pour l'exploitation et l'interprétation des données recueillies.
Associé à des études théoriques ou à l'analyse d'observations, LMDZ est enfin un outil de recherche sur les phénomènes atmosphériques et climatiques et leur modélisation.

 

Les spécificités de LMDZ

Le fait qu'un même modèle de circulation globale soit développé et utilisé aussi bien pour l'étude du climat terrestre que pour l'étude des atmosphères planétaires est unique et constitue un enrichissement mutuel des deux domaines.
Une autre caractéristique de LMDZ est de présenter une grande souplesse : dans la même infrastructure coexistent des configurations zoomées, guidées par des réanalyses d'observations, 1D, 2D, ainsi que la possibilité de gérer en parallèle différentes physiques.
Enfin LMDZ privilégie à la fois les configurations lourdes qui ``tournent'' sur des super calculateurs et des configurations plus légères, téléchargeables automatiquement sur un ordinateur personnel sous système d'exploitation Linux, et ne faisant appel qu'à des logiciels libres.
Ces dernières permettent aux équipes de recherche de s'approprier facilement l'outil et de l'utiliser pour étudier des questions spécifiques.
Il existe également une version de LMDZ dédiée à l'enseignement.

 

La dimension actuelle du projet

Dans sa version terrestre, LMDZ est :

  • au coeur du modèle climatique de l'IPSL. Il est directement couplé au modèle des surfaces continentales Orchidee pour le sol, la végétation, l'hydrologie et le cycle du carbone; aux modules Inca et Reprobus pour la représentation de la chimie et des aérosols dans la troposphère et la stratosphère; via le coupleur Oasis du Cerfacs à la plate-forme Nemo (Soere), pendant de LMDZ du côté océanique, qui comprend le modèle de circulation océanique, le modèle de glace de mer Lim et le modèle de biogéochimie marine Pisces.
  • étroitement associé à l'analyse d'observations, qu'elles soient issues de campagnes de mesure (Amma, Vorcor...), de sites instrumentés (Soere Sirta) ou d'instruments sur satellites (Calipso, Parasol, MeghaTropiques, MeteoSat, etc). Ceci induit des développements spécifiques -- configurations 1D ou zoomées et guidées par les analyses météorologiques, simulateurs d'instruments spatiaux, inclusion des isotopes stables de l'eau -- et contribue à l'enjeu essentiel d'exploitation et de valorisation de ces observations.
  • largement distribué à l'IPSL (50 à 60 personnes du LSCE, Latmos et Locean), au niveau national (LGGE, CEA-Dam) et international: IIT Delhi (Inde), LPAOSF (Sénégal), LASG Beijing, KLME Nanjing, LOAICC Qingdao, Climate Center Taiyuan (Chine), Cima Buenos-Aires (Argentine).
  • largement utilisé seul ou en tant que composante du modèle climatique de l'IPSL. LMDZ contribue à de nombreux programmes internationaux (AMIP, PMIP, CFMIP, ...) et aux simulations réalisées en vue de la préparation des différents rapports du Giec. Ces résultats sont mis à la disposition de la communauté internationale et sont très largement exploités.

Dans sa version  planétaire, LMDZ est :

  • distribué auprès d'une dizaine d'équipes à l'étranger dans le cadre de collaborations demandant des développements spécifiques : IAA Grenade (Espagne), The Open University (UK), Oxford University (UK), Brown University (USA), Observatoire Royal (Belgique), Estec/Esa (Pays-Bas) ...
  • appliqué à de multiples domaines d'études : simulations paléoclimatiques de la formation de glaciers ou de rivières sur Mars, échappement atmosphérique (extension à la thermosphère, ionosphère et exosphère), photochimie des gaz et des aérosols, simulation des cycles du radon, des isotopes, du transport de cendres volcaniques, etc.
  • utilisé pour constituer des bases de données climatiques. La ``Mars Climate Database'' (MCD), devenue une référence pour la communauté scientifique ainsi que les agences et l'industrie spatiales. La MCD est en ligne et une version plus aboutie est également distribuée sur DVD-ROM; elle est utilisée par plus d'une centaine d'équipes réparties dans une vingtaine de pays. La version Titan de LMDZ a également servi à construire une base de données climatiques mise à disposition de la communauté internationale.

LMDZ est source de nombreuses publications

Une soixantaine par an en moyenne. Voir la publication de référence.

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