NOCN03 CWAO 191415 CCA GENOT NO. 008 ENGLISH VERSION ON GENOT N0. 007 LE MODELE GEM-MACH15 DE PREVISION DE LA QUALITE DE L'AIR REMPLACE LE MODELE CHRONOS AU CENTRE METEOROLOGIQUE CANADIEN LE 18 NOVEMBRE 2009 A 12 UTC LE CENTRE METEOROLOGIQUE CANADIEN (CMC) IMPLEMENTERA GEM-MACH15, UNE CONFIGURATION A 15 KM DE RESOLUTION DU NOUVEAU MODELE OPERATIONNEL DE PREVISION DE LA QUALITE DE L'AIR APPELE GEM-MACH (GLOBAL ENVIRONNEMENTALE MULTI-ECHELLE - MODELISATION DE LA QUALITE DE L'AIR ET DE LA CHIMIE). GEM-MACH15 REMPLACERA LE MODELE ACTUEL CHRONOS (SYSTEME CANADIEN HEMISPHERIQUE ET REGIONAL DE L'OZONE ET DES NOX), EN SERVICE DEPUIS 1999. LE NOUVEAU MODELE POSSEDE UNE REPRESENTATION PLUS SOPHISTIQUEE DES PROCESSUS CHIMIQUES ET UNE REPRESENTATION AMELIOREE DES EMISSIONS DE POLLUANTS, CE QUI AMELIORERA LA PREVISION DE LA QUALITE DE L'AIR TOUT EN PERMETTANT DE REALISER DES PROGRES IMPORTANTS DANS LES ANNEES A VENIR. 1. RESUME DES CHANGEMENTS 1.1 EN-LIGNE VERSUS HORS-LIGNE CHRONOS EST UN MODELE DE TRANSPORT CHIMIQUE HORS-LIGNE. LA METEOROLOGIE UTILISEE LORS DE SON INTEGRATION PROVIENT D'UN MODELE DE PREVISION METEOROLOGIQUE INDEPENDANT (PRESENTEMENT LE MODELE GEM-REGIONAL). PUISQUE LES DEUX MODELES NE PARTAGENT PAS LA MEME GRILLE, UNE INTERPOLATION DES CHAMPS METEOROLOGIQUES EST REQUISE ENTRE LE MODELE METEOROLOGIQUE ET CHRONOS, CE QUI INTRODUIT DES ERREURS ET AUGMENTE LE TEMPS DE CALCUL. DE SON COTE, GEM-MACH EST UN MODELE EN-LIGNE DANS LEQUEL LA CHIMIE EST INTEGREE DANS LA MEME SEQUENCE QUE LES PROCESSUS METEOROLOGIQUES DYNAMIQUES ET PHYSIQUES. L'ELIMINATION DU PROCESSUS D'INTERPOLATION REDUIT LES ERREURS ET AUGMENTE L'EFFICACITE DE CALCUL. GEM-MACH15 PARTAGE DES LIBRAIRIES DYNAMIQUES ET PHYSIQUES SIMILAIRES A CELLES DU MODELE METEOROLOGIQUE REGIONAL OPERATIONNEL, GEM-REGIONAL. 1.2 DES PROCESSUS CHIMIQUES PLUS SOPHISTIQUES DES PROGRES SIGNIFICATIFS ONT ETE OBTENUS LORS DU TRAITEMENT DES PROCESSUS RELIES AUX AEROSOLS DANS GEM-MACH. LE NOMBRE D'ESPECES CHIMIQUES DE NATURE PARTICULAIRE (PM) TRAITE A AUGMENTE DE 4 A 8. DES AMELIORATIONS ONT AUSSI ETE FAITES DANS LA PARAMETRISATION DE LA DYNAMIQUE DES AEROSOLS, LE TRAITEMENT DES AEROSOLS ORGANIQUES SECONDAIRES, ET LE DEPOT HUMIDE. LES CONDITIONS FRONTIERES ET INITIALES CHIMIQUES ONT AUSSI ETE MODIFIEES POUR ETRE PLUS REPRESENTATIVES DES NIVEAUX DE FONDS CLIMATOLOGIQUES DES POLLUANTS DE BASE. DES PROCESSUS POUR LA CHIMIE AQUEUSE ONT ETE AJOUTES DANS GEM-MACH, ALORS QU'ILS SONT ABSENTS DANS CHRONOS. LES EMISSIONS ANTHROPOGENIQUES DE GEM-MACH15 SONT BASEES SUR LES INVENTAIRES D'EMISSIONS CANADA 2006 ET ETATS-UNIS 2005, TANDIS QUE CELLES DE CHRONOS ETAIENT BASEES RESPECTIVEMENT SUR DES INVENTAIRES MISE A JOUR DES ANNEES 2000 ET 2001. L'ALLOCATION SPATIALE ET TEMPORELLE DES EMISSIONS ANTHROPOGENIQUES ET BIOGENIQUES S'EST AMELIOREE. LES EMISSIONS DE PM PRIMAIRES SONT MAINTENANT PRODUITES POUR CHAQUE ESPECE CHIMIQUE. 1.3 DOMAINE DU MODELE, RESOLUTION HORIZONTALE ET PAS DE TEMPS GEM-MACH15 EST UNE CONFIGURATION A AIRE LIMITEE (LAM) DU NOUVEAU MODELE GEM-MACH AVEC UNE RESOLUTION HORIZONTALE DE 15 KM. LE DOMAINE DU MODELE PROCURE UNE PLUS GRANDE COUVERTURE DU TERRITOIRE CANADIEN QUE CHRONOS. LA RESOLUTION DU MODELE GEM-MACH15 EST DE 15 KM COMPARATIVEMENT A 21 KM POUR CHRONOS. LES POINTS DE GRILLE DE GEM-MACH15 SONT COLOCALISES AVEC UN SOUS-ENSEMBLE DES POINTS DE GRILLE A RESOLUTION UNIFORME DU COEUR DU MODELE METEOROLOGIQUE GEM-REGIONAL. GEM-MACH15 PEUT ALORS UTILISER DIRECTEMENT LES CONDITIONS INITIALES ET LES CONDITIONS FRONTIERES EN PROVENANCE DU MODELE METEOROLOGIQUE GEM-REGIONAL, ET CE, SANS AUCUNE INTERPOLATION. LES PROCESSUS METEOROLOGIQUES DANS GEM-MACH15 SONT EXECUTES AVEC UN PAS DE TEMPS DE 450 S COMME DANS LE MODELE METEOROLOGIQUE. LES PROCESSUS CHIMIQUES SONT MAINTENANT EXECUTES AVEC UN PAS DE TEMPS DE 900 S POUR GEM-MACH15 VERSUS 3600 S POUR CHRONOS. 1.4 TOIT DU MODELE AUGMENTE A 0.1 HPA (64 KM) LA COORDONNEE VERTICALE GAL-CHEN MODIFIEE DE CHRONOS EST REMPLACEE PAR LA NOUVELLE COORDONNEE HYBRIDE DE GEM-MACH15 SIMILAIRE A CELLE DU MODELE METEOROLOGIQUE GEM-REGIONAL. LE NOMBRE DE NIVEAUX VERTICAUX A ETE AUGMENTE DE 24 A 58 ET LE TOIT DU MODELE EST PASSE DE 6 A 64 KM (0.1 HPA), LA HAUTEUR DU TOIT ETANT EQUIVALENTE A CELLE DU MODELE GEM-REGIONAL. LA HAUSSE DU TOIT DU MODELE PERMET UNE REPRESENTATION PLUS REALISTE DES PROCESSUS METEOROLOGIQUES. 1.5 CALCUL PARALLELE CHRONOS EST CODE DE TELLE SORTE QU'IL NE PEUT PROFITER PLEINEMENT DES RESSOURCES DE LA SUPERINFORMATIQUE DISPONIBLES AU CMC. GEM-MACH A ETE CONCU POUR FONCTIONNER DE FACON OPTIMALE DANS L'ENVIRONNEMENT INFORMATIQUE ACTUEL ET FUTUR, CE QUI PERMET D'UTILISER PLEINEMENT LES RESSOURCES DU SUPERORDINATEUR. CELA PERMETTRA AUSSI EVENTUELLEMENT DE DEVELOPPER UN MODELE DE QUALITE DE L'AIR PLUS SOPHISTIQUE TOUT EN MAINTENANT OU EN REDUISANT LE TEMPS DE CALCUL. 2. EVALUATION DE LA PERFORMANCE GEM-MACH15 A ETE TESTE DE FACON INTENSIVE DURANT DES SAISONS D'ETE ET D'HIVER DEPUIS 2007. PLUS RECEMMENT, LE MODELE A ETE EXECUTE EN PARALLELE AVEC CHRONOS DURANT L'ETE 2009. PENDANT CETTE PERIODE UNE EVALUTION ETENDUE DU MODELE A ETE FAITE PAR LES PREVISIONNISTES OPERATIONNELS DANS LES BUREAUX REGIONAUX AINSI QU'AU CMC, PAR LES DEVELOPPEURS DU MODELE, DE MEME QUE PAR LES DIFFERENTES UNITES SCIENTIFIQUES EN QUALITE DE L'AIR D'ENVIRONNEMENT CANADA. CES EVALUATIONS ONT GRANDEMENT AIDE AU DEVELOPPEMENT DU MODELE GEM-MACH15. 2.1 EVALUATION OBJECTIVE LES STATISTIQUES OBJECTIVES OBTENUES LORS DE L'EVALUATION INDIQUENT UNE LEGERE AMELIORATION DES PREVISIONS PRODUITES PAR GEM-MACH15 PARTICULIEREMENT POUR O3 ET NO2. LA CORRELATION ET L'ECART QUADRATIQUE MOYEN DEBIAISE SONT GENERALEMENT AMELIORES TANDIS QUE LE BIAIS MOYEN S'EST EN GENERAL DETERIORE POUR O3 ET PM2.5. 2.2 EVALUATION SUBJECTIVE L'EVALUATION SUBJECTIVE DURANT LA PHASE DE DEVELOPPEMENT AINSI QUE PENDANT LA PASSE PARALLELE INDIQUE QUE GLOBALEMENT GEM-MACH15 A UNE PERFORMANCE LEGEREMENT SUPERIEURE A CHRONOS. EN ETE, O3 ET NO2 SONT GENERALEMENT MIEUX PREVUS PAR GEM-MACH15. LES PM2.5 SONT EN GENERAL LEGEREMENT SURPREVUS PAR GEM-MACH15 TANDIS QU'ILS SONT REGULIEREMENT SOUS-PREVUS PAR CHRONOS. EN HIVER, UNE AMELIORATION NOTABLE EST VISIBLE POUR O3 GRACE AUX NOUVELLES CONDITIONS FRONTIERES PROCURANT UN NIVEAU DE FOND DE O3 PLUS REALISTE. QUELQUES AMELIORATIONS SIGNIFICATIVES MAIS ISOLEES ONT ETE NOTEES DANS L'OUEST CANADIEN ATTRIBUABLES A DE MEILLEURES EMISSIONS. 2.3 EVALUATION DE LA METEOROLOGIE LES CHAMPS METEOROLOGIQUES PREVUS PAR GEM-MACH15 ONT ETE COMPARES A CEUX PRODUITS PAR LE MODELE DE PREVISION METEOROLOGIQUE GEM-REGIONAL. UNE ETUDE DES CHAMPS DE MASSE NE MONTRE AUCUNE DIFFERENCE SIGNIFICATIVE DANS LA TROPOSPHERE PUISQUE LA RESOLUTION VERTICALE TROPOSPHERIQUE EST IDENTIQUE. UNE LEGERE DETERIORATION A ETE OBSERVEE DANS LA STRATOSPHERE ATTRIBUABLE A UNE REDUCTION DE LA RESOLUTION VERTICALE STRATOSPHERIQUE DANS GEM-MACH15. UNE COMPARAISON DES CHAMPS DE PRECIPITATION OBTENUS DURANT LA PHASE DE DEVELOPPEMENT N'A MONTRE AUCUNE DIFFERENCE APPRECIABLE ENTRE LES DEUX MODELES. CES RESULTATS ETAIENT PREVISIBLES PUISQUE LES MODELES PARTAGENT DES LIBRAIRIES DYNAMIQUES ET PHYSIQUES SIMILAIRES. 3. IMPACT SUR LES PRODUITS OPERATIONNELS ET AUTRES SYSTEMES DE PREVISION UNE FOIS L'IMPLEMENTATION EFFECTUEE, LES MATRICES SCRIBES VONT CONTENIR LES SORTIES DE GEM-MACH15 PLUTOT QUE CELLES DE CHRONOS. LES IMAGES PRODUITES POUR GEM-MACH15 VONT REMPLACER CELLES PRODUITES POUR CHRONOS PRESENTEMENT DISPONIBLES A L'ADRESSE HTTP://WWW.WEATHEROFFICE.GC.CA/CHRONOS/INDEX_F.HTML. UNE REVISION DE CETTE PAGE WEB EST PRESENTEMENT EN COURS POUR SUPPRIMER LES REFERENCES A CHRONOS ET LES REMPLACER PAR CELLES DE GEM-MACH15. UNE REVISION COMPLETE DES PRODUITS SERA AUSSI ENTREPRISE DE FACON A AMELIORER LA DISSEMINATION DES SORTIES DE MODELE DE GEM-MACH15. 4. DISPONIBILITE DES PRODUITS LES PRODUITS DE GEM-MACH15 DEVRAIENT ETRE DISPONIBLES 45 A 80 MINUTES PLUS TOT QUE LES PRODUITS EQUIVALENTS QUI PROVENAIENT DU MODELE CHRONOS. UNE NOTE TECHNIQUE DECRIVANT PLUS EN DETAIL LE MODELE GEM-MACH15 SERA EVENTUELLEMENT DISPONIBLE A L'ADRESSE HTTP://WWW.SMC-MSC.EC.GC.CA/CMC/OP_SYSTEMS/RECENT_F.HTML POUR DES QUESTIONS SPECIFIQUES RELIEES A CETTE IMPLEMENTATION, VEUILLEZ S.V.P ECRIRE A : PRODUCTION-INFO(AT)CMC.EC.GC.CA GRIMES ADMA - MSC / SMA - SMC TORONTO