Contribution d'A. FOURNIER:


Mise en oeuvre de filtres de Kalman d'ensemble pour la dynamo terrestre



Ce travail s'inscrit dans un projet soutenu à l'origine par LEFE_ASSIM (en 2007 et en 2010), avant un saut d'échelle soutenu par l'Agence Nationale de la Recherche (programme blanc 2011). Il s'agit de développer des outils d'analyse des observations géomagnétiques en vue de réanalyser le catalogue d'observations existant et de mettre en place des outils opérationnels de prédiction de l'évolution du champ magnétique terrestre (appelée traditionnellement variation séculaire géomagnétique). Le champ magnétique est créé au sein du noyau terrestre par un effet dynamo : la convection de l'alliage de fer liquide crée des courants électriques qui entretiennent le champ magnétique et évite sa disparition par dissipation ohmique. Le modèle numérique de la dynamo que l'on utilise ici discrétise les équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement, de l'énergie et les équations de l'électromagnétisme (sous l'approximation MHD) dans une coquille sphérique (Dormy et coll., EPSL, 1998 ; Aubert et coll., GJI, 2008). Le vecteur d'état du système est de dimension 105-106. Les calculs sont parallèles, et reposent sur une stratégie hybride MPI-OpenMP. L'idée retenue pour l'assimilation d'observations est celle d'un lisseur d'ensemble, semblable à celui proposé par Cosme et coll.(Ocean Mod., 2010), et dont les contours restent encore à préciser pour son application en géomagnétisme. Je présenterai des résultats obtenus pour le problème du filtrage avec une approche de type interpolation optimale (Aubert & Fournier, NPG 2011), ainsi que la méthodologie que je suis en train de mettre en oeuvre pour développer filtre et lisseur d'ensemble, qui repose que le parallel data assimilation framework de Lars Nerger (Nerger & Hiller, Comp. Geosc., 2012, doi:10.1016/j.cageo.2012.03.026).

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