Modellistica biogeochimica nel Mar
Mediterraneo: servizio operativo, ricerca
scientifica, sviluppo tecnologico
A. Teruzzi, P. Lazzari, S. Salon, V. Ibello, A. Crise, C. Solidoro
OGS - Trieste
CNOO2 Cesenatico 27-28 Maggio 2010
Sommario
• Modello OPATM-BFM
• Sistema operativo per la biogeochimica
Mediterranea (MyOcean)
• Simulazioni climatiche (SESAME)
• Sviluppo tecnologico (DORII)
• Risultati
CNOO2 Cesenatico 27-28 Maggio 2010
Servizio operativo per il
Mar Mediterraneo
OPATM-BFM
Modellistica
biogeochimica
Ricerca scientifica in
ambito climatico
Integrazione in
ambito Grid
CNOO2 Cesenatico 27-28 Maggio 2010
Contributo OGS alla modellistica biogeochimica nel Mediterraneo
Inizio ‘90
2008-2011
Research
OO + R&D
Pre-operational
MTP
MFS
demonstration
MATER
- MFSPP
SINAPSI (IT)
- MFSTEP
MERSEA IP
ADRICOSM
PARTNERSHIP
• Verso la previsione operativa
della biogeochimica in Mar
Mediterraneo  servizio
DORII
VECTOR
(FP7)
(IT)
SESAME
• Feedback relativi a ricerca
scientifica e sviluppo tecnologico
(FP6)
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OPATM-BFM coupled model
• HorRes = 1/8° (12km)
• VertRes = 72/43 levels
• TimeRes = 1800 s
• OPER: run(10+7dd)/5hrs (32PEs)
• OPER output = daily averages
• CLIM: 1 year/day (32PEs)
• CLIM output = 10 dd averages
Biogeochemical Flux Model
•
•
•
•
•
Carbon based multi-nutrient food web description
Carbon, Nitrogen, Phosphorus and Silicon cycles
Potential for nutrient co-limitation
(Nitrogen, Phosphorus and Silicon)
Variable C:N:P:Si ratio
i=1,51 variables (phytoplankton,
mesozooplankton, microzooplankton, bacteria)
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Servizio operativo per il
Mar Mediterraneo
OPATM-BFM
Modellistica
biogeochimica
CNOO2 Cesenatico 27-28 Maggio 2010
Sistema previsionale operativo
• Accoppiamento off-line a multi-piattaforma
• “Best” physics + “best” biogeochemistry
• Supporto professionale ai prodotti web
diffusi settimanalmente
• Validazione (Chl-a) fornita con algoritmi
adattati al Mediterraneo
• Lazzari et al., OS6, 2010
Circulation
Model
MFS 1/16°
INGV
Biogeochemical
Model
OPATM-BFM
1/8°
OGS
CINECA
Satellite
CHL data
ISAC-CNR
Validation
Products
OGS
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Sistema previsionale operativo
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Attività OGS in MyOcean/WP9 (start 0409)
V0 (M5)
Products
• chlorophyll
concentration
V1 (M18)
• V0+
nitrate and
phosphate
• every week
• every 3 days
• NEMO
Validation
Ocean Colour
chlorophyll
concentration
Accomplished YES
V2 (M32)
• V1+
primary production,
dissolved oxygen and
phytoplankton biomass
• Data Assimilation
• 10 years of re-analysis
Available data in
MyOcean and
climatology
Available data in
MyOcean and
climatology
TBD
TBD
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Servizio Web e Catalogo MyOcean
• Pagina Web
interattiva con
mappe, profili,
transetti
• Accesso ai dati
tramite Service Desk
richieste utenti da
Europa (7) e
Australia (1)
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Prodotti V0
10
mg chl / m3
1
0,1
0,01
Forecast
Analysis
0,001
feb-2007 mag-2007 ago-2007 nov-2007 feb-2008 mag-2008 ago-2008 nov-2008 feb-2009 mag-2009 ago-2009 nov-2009
• Ciclo stagionale clorofilla riprodotto + fioriture algali (NWM…)
• Nessuna re-inizializzazione da Aprile 2007
• Da inizio V0: 80% dei run pronti < 24hr (< 7hr nel 100% dei casi)
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V0 validation
Class 4 MERSEA Metrics
Dati disponibili:
• concentrazione sup. chl da Ocean
Colour (via GOS- ISAC, WP12)
SAT
MOD_F
MOD_A
[mg chl/m3]
• Confronto qualitativo
• Statistiche non-param. (mediana)
• Skill diagrams (Jolliff et al. JMS, 2008)
LEV
NWM
West
East
x: RMSD unbiased
y: bias
Distance from the
origin proportional
to RMSD
Lazzari et al., OS6, 2010
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OPATM-BFM
Modellistica
biogeochimica
Ricerca scientifica in
ambito climatico
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Simulazioni climatiche
SESAME IP: stima scenari climatici presenti e
futuri della biogeochimica nel Mar
Mediterraneo + attendibilità strumenti
numerici utilizzati
Run 1999-2004, confronto chl SeaWIFS:
•
gradienti trofici orizzontali
•
ciclo stagionale (whiskers)
•
skill diagram
[mg chl/m3]
ALB SWWSWENWMTYR ION LEV
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Phys/Bio dynamic (NWM): Wind – MLD - NPP
Wind speed
(m.s-1)
MLD
(m)
NPP
(gC. m-2.y-1)
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OPATM-BFM
Modellistica
biogeochimica
Integrazione in
ambito Grid
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Sviluppo tecnologico: verso e-Science
DORII: e-Infrastructure basata su tecnologia Grid per comunità scientifiche (ocean users) per
integrazione remote instrument, HPC, model simulations, visualization
OGS: applicazione OCOM-MOON per valutare potenzialità e-Infrastructure in ambito di
controllo remoto strumentazione e dati (MedArgo APEX floats e glider), integrazione e
porting del modello OPATM-BFM in ambiente Grid, visualizzazione avanzata degli
output del modello
Similia: USA (OOI, http://www.whoi.edu/page.do?pid=22317) e Australia (IMOS, http://imos.org.au/)
Access to:
floats
data
OPATM-BFM (MPI on 32 PEs)

float data

OPATM-BFM

Glider
physical forcings (u, T, S, KV, wind, IRR…)
http://bulletin.mersea.eu.org
INGV MFS circulation model
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Grid portal e gestione strumenti/modello
• Utente/Ricercatore (strumenti e/o modello)
• grid certificate Virtual Control Room
• Servizio di accesso dati storici MedArgo float e controllo
parametri tecnici
• Servizio di gestione remota glider in parallelo a sistema
proprietario
• Workflow: selezione input data set per sottomissione ondemand simulation basata su catena operativa myO
• 3D rendering output modello
 flusso di informazione integrato nella e-Infrastructure
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Virtual Control Room  gestione Float
Pannello comandi
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Workflow  submission e controllo job
Controllo run in produzione
Selezione input
Selezione output
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…Grid, cui prodest ?
•
•
•
•
Prerequisito: Aumentare consapevolezza verso e-Science
Controllo/Gestione estensivi di strumentazione e sensori remoti
Integrazione con gestione di dati e dataset storici
Possibilità di seguire il computational flow: scelta dataset di input,
parameters setting/tuning, fase di produzione
• Analisi dell’output complesso senza local downloading
• Ottimizzazione codice per porting su Grid (es. PNetCDF)
• Possibilità per attività di ricerca in collaborazione (es. teleconf)
• Condivisione dati in sicurezza
• Accesso remoto a sistemi integrati (strumenti, dati, modelli, postproc)  butterfly envelope + multi-centric infrastructure
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GRAZIE PER
L’ATTENZIONE
CNOO2 Cesenatico 27-28 Maggio 2010