O P A - Status des Ozeanmodells und Anwendungen in der

OPA -
Status des Ozeanmodells
und Anwendungen in der
Gemeinschaft
Jens-Olaf Beismann
- Institut für Meereskunde Kiel -
mit Beiträgen von G. Madec, E. Buitenhuis, J.
Chanut, B. Barnier, A. Beckmann, A.-M. Tréguier
Entwicklung/Historie
Entwickelt aus GFDL-Code ca. Mitte der 80er
Studien der tropischen/äquatorialen Dynamik
Anwendung auf Mittelmeer-Simulationen, winterl. Konvektion
Æ C-Gitter
Gekoppelte Ozean-Atmosphäre-Simulationen Æ globale
Konfigurationen
ƒ LMD (IPSL, Paris)
ƒ ARPEGE (CERFACS, Toulouse)
ƒ ECHAM4 (IPSL, Paris)
CLIPPER: Atlantik-Modellierung / WOCE-Synthese
Operationelle Ozeanographie (MERCATOR)
Physikalisch-numerische
Charakteristika
Horizontal: krummlinige orthogonale Koordinaten
Vertikal: Level / (Sigma), „partial cells“, BBL
Freie Oberfläche / „rigid lid“
Verschiedene Advektionsschemata (TVD, MUSCL, PPM)
Modularität
Vermischung: GM90, TKE, KPP, ...
Offene Randbedingungen
Nesting
Portabilität, Parallelisierung, Performance
„outil national“ Æ langfristige Entwicklung und Support, Lenkungsgruppe
MODULE traadv
...
USE kind_type
! kind parameters
USE ocean_parameter
! ocean parameters
...
#if defined key_adv_tvd
#
include "traadv.tvd.h90"
#elif defined key_adv_muscl
#
include "traadv.muscl.h90"
#elif defined key_adv_muscl2
#
include "traadv.muscl2.h90"
#else
#
include "traadv.arakawa.h90"
#endif
...
END MODULE traadv
Physikalisch-numerische
Charakteristika
Shared memory (OpenMP), distributed memory (MPI,
SHMEM)
T3E, NEC SX5/6, Fujitsu VPP, IBM SP4, Workstations, ...
FORTRAN90, PRISM-Konventionen
I/O: NetCDF
PRISM „candidate model“
Standard-Konfigurationen
ORCA:
Familie globaler Ozeanmodelle auf
tripolarem Gitter
horizontale Auflösung
4°
2°
0.5°
0.25°
optional: Eismodell, Alterstracer,
Biogeochemie
Eismodell
derzeitiges Eis-Modul:
Louvain-la-Neuve
(Fichefet & Morales
Maqueda, 1997)
zukünftig: Kopplung an
PRISM-kompatible
Eismodelle
Operationelle Ozeanographie: MERCATOR
Meeresoberflächentemperatur: Vorhersage für 26.2.03
www.mercator.com.fr
Optionale „ozeannahe“ Module
Passive Tracer (FCKW, Alter, ...)
Biogeochemie
Floats
Datenassimilation
DGOM3 (MPI Jena): CaCO3-Export (2768m; mol/m2/yr)
Optionale „ozeannahe“ Module
„on line“-FloatSimulationen
ARIANE: „off line“-FloatDiagnostik
Repräsentation der Bodentopografie
k
k+1
full cells – partial cells
OPA in σ-Koordinaten
Kleinskalige Prozesse und ihre Repräsentation
Restratifizierung nach
winterl. Konvektion
problematisch
Überschätzung von
Konvektionstiefe und
räumlicher Ausdehnung
des Konvektionsgebiets
Unrealistische
Simulation der
betroffenen
Wassermassen
winterl. Deckschichttiefe CLIPPER 1/6°
AGRIF - Lokale Gitterverfeinerung
2-Wege-Nesting (E. Blayo,
L. Debreu, LMC Grenoble)
Nordatlantik-Modell : 1/3°
(ca. 18 km bei 60°N)
Regionales Modell der
Labradorsee : 1/15° (ca.
3.5 km)
AGRIF - Lokale Gitterverfeinerung
T (186 m)
AGRIF - Lokale Gitterverfeinerung
NATL3 + AGRIF•5
CLIPPER ATL6
IfM Kiel: geplante Modellhierarchie
Globaler Ozean Æ Atlantik Æ regional hochauflösend
Aktuelle und geplante Nutzung
MPI Jena :
Biogeochemie
IfM Kiel :
Kohlenstoffkreislauf
Zirkulation im Atlantik
gekoppelte Experimente
AWI Bremerhaven :
Datenassimilation (CLIVAR)
südlicher Ozean ?
Hadley Centre :
gekoppelte Simulationen