CNOO2 Cesenatico 27-28 Maggio 2010 Modellistica biogeochimica nel Mar Mediterraneo: servizio operativo, ricerca scientifica, sviluppo tecnologico A. Teruzzi,

CNOO2 Cesenatico 27-28 Maggio 2010

Modellistica biogeochimica nel Mar Mediterraneo: servizio

operativo, ricercascientifica, sviluppo tecnologico

A. Teruzzi, P. Lazzari, S. Salon, V. Ibello, A. Crise, C. Solidoro

OGS - Trieste


Sommario

• Modello OPATM-BFM

• Sistema operativo per la biogeochimica Mediterranea (MyOcean)

• Simulazioni climatiche (SESAME)

• Sviluppo tecnologico (DORII)

• Risultati


OPATM-BFM

Modellistica biogeochimica

Servizio operativo per il Mar Mediterraneo

Ricerca scientifica in ambito climatico

Integrazione in ambito Grid


Contributo OGS alla modellistica biogeochimica nel Mediterraneo

Research

MTP

MATER

SINAPSI (IT)

Research

MTP

MATER

SINAPSI (IT)

OO + R&D

MFS

- MFSPP

- MFSTEP

OO + R&D

MFS

- MFSPP

- MFSTEP

Pre-operational

demonstration

MERSEA IP

Pre-operational

demonstration

MERSEA IP

VECTOR

(IT)

VECTOR

(IT)

SESAME

(FP6)

SESAME

(FP6)

DORII

(FP7)

DORII

(FP7)

2008-2011

ADRICOSM

PARTNERSHIP

ADRICOSM

PARTNERSHIP

• Verso la previsione operativa della biogeochimica in Mar Mediterraneo servizio

• Feedback relativi a ricerca scientifica e sviluppo tecnologico

Inizio ‘90


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)


OPATM-BFM


Servizio operativo per il Mar Mediterraneo


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

Validation

Products

OGS

Validation

Products

OGS

Satellite CHL data

ISAC-CNR

Satellite CHL data

ISAC-CNR

Circulation Model

MFS 1/16°

INGV

Circulation Model

MFS 1/16°

INGV

Biogeochemical Model

OPATM-BFM1/8°

OGS CINECA

Biogeochemical Model

OPATM-BFM1/8°

OGS CINECA


Sistema previsionale operativo


Attività OGS in MyOcean/WP9 (start 0409)

V0 (M5) V1 (M18) V2 (M32)Products • chlorophyll

concentration

• every week

• V0+

nitrate and phosphate

• every 3 days

• NEMO

• V1+

primary production, dissolved oxygen and phytoplankton biomass

• Data Assimilation

• 10 years of re-analysis

Validation Ocean Colour chlorophyll concentration

Available data in MyOcean and climatology

Available data in MyOcean and climatology

Accomplished YES TBD TBD


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)


Prodotti V0

• 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)

0,001

0,01

0,1

1

10

feb-2007 mag-2007 ago-2007 nov-2007 feb-2008 mag-2008 ago-2008 nov-2008 feb-2009 mag-2009 ago-2009 nov-2009

mg

ch

l /

m3

Forecast

Analysis


V0 validationClass 4 MERSEA MetricsDati disponibili:• concentrazione sup. chl da Ocean

Colour (via GOS- ISAC, WP12)

• Confronto qualitativo • Statistiche non-param. (mediana)• Skill diagrams (Jolliff et al. JMS, 2008)

SAT

MOD_F

MOD_A

[mg chl/m3]

LEV

East

x: RMSD unbiasedy: bias

Distance from the origin proportional to RMSD

NWM

West Lazzari et al., OS6, 2010


OPATM-BFM


Ricerca scientifica in ambito climatico


Simulazioni climaticheSESAME 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


Phys/Bio dynamic (NWM): Wind – MLD - NPP

Wind speed(m.s-1)

MLD(m)

NPP(gC. m-2.y-1)


OPATM-BFM


Integrazione in ambito Grid


Sviluppo tecnologico: verso e-ScienceDORII: e-Infrastructure basata su tecnologia Grid per comunità scientifiche (ocean users) per

integrazione remote instrument, HPC, model simulations, visualizationOGS: 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/)

INGV MFS circulation model

http://bulletin.mersea.eu.org

physical forcings (u, T, S, KV, wind, IRR…)

data OPATM-BFM (MPI on 32 PEs)floats

Access to:

float data

OPATM-BFM

Glider


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 on-

demand simulation basata su catena operativa myO• 3D rendering output modello

flusso di informazione integrato nella e-Infrastructure


Virtual Control Room gestione Float

Pannello comandi


Workflow submission e controllo job

Selezione inputControllo run in produzione

Selezione output


…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, post-proc) butterfly envelope + multi-centric infrastructure


GRAZIE PER L’ATTENZIONE

CNOO2 Cesenatico 27-28 Maggio 2010 Modellistica biogeochimica nel Mar Mediterraneo: servizio operativo, ricerca scientifica, sviluppo tecnologico A. Teruzzi,

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