C’est un processus de renouvellement régulier, tous les trois ans environ, pour les moyens de calcul de Météo-France. Mais après un parti pris de plus de vingt ans pour les machines vectorielles, notre centre météorologique et climatologique national se dote pour la première fois d’un calculateur superscalaire signé Bull.

Météo-France collabore étroitement avec ses homologues européens et internationaux pour continuer d’améliorer les modèles numériques de prévision. Il est à ce titre l’un des premiers services européens, avec le Met Office anglais et le DWD allemand, à utiliser un modèle offrant une finesse de maillage de 2,5 km, rafraichi plusieurs fois par jour, pour réaliser des prévisions à courte échéance (30 heures). Grâce à ses investissements en moyens de calcul et en recherche, un jour de prévision est gagné tous les dix ans. Ainsi, les prévisions à quatre jours sont aujourd’hui aussi fiables que les prévisions à trois jours réalisées en 2004. Quant à la précision de température en un point donné prévue dans les 24h, elle est désormais de l’ordre du degré (et atteint trois degrés sur sept jours).

La parallélisation massive des architectures superscalaires aura donc eu raison des calculateurs vectoriels chez Météo-France. Le nouveau système Bull multiplie par 12 la puissance du précédent vaisseau-amiral de MF, un NEC SX 9, soit 1 PFlops émanant de 25 armoires de calcul équipées de lames à refroidissement liquide bullx B710 DLC (plus 6 armoires de stockage pour un espace d’environ 3,5 Po de données). Grâce à ce surcroît de puissance, Météo France compte implémenter de nouvelles chaînes de prévisions, plus performantes notamment en termes de résolution, d’abord en mode recherche dans le courant de cette année puis en mode opérationnel dès 2015. Le contrat signé avec Bull prévoit d’ailleurs une deuxième étape de montée en puissance avec un objectif de plus de 5 Pflops à horizon 2016.

En termes d’usages, 70 % des ressources de calcul sont utilisés pour la prévision numérique du temps, 15 % pour la recherche en climatologie, 10 % pour l’océanographie MERCATOR & SHOM et 4 % pour la recherche avancée en simulation numérique avec le CERFACS.

Un certain nombre d’avancées concrètes sont donc à prévoir une fois la machine en production complète. Dans le domaine purement météo, ces nouvelles ressources profiteront à quasiment tous les “consommateurs” qu’ils soient institutionnels, aéronautiques, professionnels et grand public, au travers de prévisions plus précises et plus fiables. L’augmentation de la résolution des modèles et l’intégration d’un nombre plus important d’observations vont notamment améliorer la qualité des prévisions des fortes précipitations, des tempêtes, des températures au sol et de la couverture nuageuse – avec bien sûr comme mission première de mieux anticiper les phénomènes potentiellement dangereux.

Pour cela, Météo-France continue d’affiner ses trois modèles de prévision : ARPEGE qui couvre l’ensemble du globe avec des résolutions à 10 km sur la métropole et à 60 km aux antipodes, ALADIN qui opère sur un domaine de 3000 km2 avec une maille de 7,5 km et enfin AROME, le modèle le plus fin avec une maille de 2,5 km, qui couvre la France métropolitaine. Grâce au nouveau système, les ingénieurs devraient rapidement pouvoir réduire la maille utilisée dans AROME à 1,3 km et y intégrer une technique dite de prévision d’ensemble, utilisée pour l’heure dans ARPEGE uniquement, qui consiste à réaliser de nombreuses simulations pour une même prévision. Un rafraichissement plus fréquent dans AROME, toutes les heures, permettra également de gérer les phénomènes à évolution rapide, très utilisés en aéronautique.

Côté recherche, enfin, un nouvel outil baptisé AROME-Climat autorisera bientôt la prise en compte d’effets extrêmes dans les études d’impact du changement climatique au niveau régional, avec plus particulièrement en ligne de mire le prochain rapport du GIEC.

PS : Pour en savoir plus, Météo-France a préparé pour vous un intéressant poster et une animation qui tous deux méritent d’être vus.

3 questions à Damien Déclat
HPC PreSales & Performance Director,
eXtreme Computing, BULL

1 – Quelles ont été les motivations de Météo France pour passer du vectoriel au scalaire ?
La campagne de benchmarks menée lors de l’appel d’offre en 2012 à clairement démontré un gain de performance lié à l’utilisation de technologies x86, et notamment les générations E5 v2 des processeurs Intel Xeon qui équipent aujourd’hui les deux calculateurs Bull installés en 2013/2014 reposant sur une technologie lame bullx B710. L’utilisation de ces technologies permet d’accroitre la puissance de calcul ainsi que le nombre de nœuds disponibles. Elle permet également de bénéficier des développements réalisés sur les codes de prévisions et de climatologie sur le même type de solutions largement répandues dans la communauté utilisateurs de Météo-France et de ses partenaires.

2 – Quels ont été le planning et les difficultés découlant du portage des codes existants ?
L’ensemble des codes applicatifs de Météo-France a été porté et optimisé au cours de l’année 2013, grâce à l’investissement des équipes Météo-France supportées par les experts applicatifs de Bull. Au delà du portage traditionnel, il a été indispensable de s’assurer de la justesse numérique de ces portages (vérification que les versions vectorielles et scalaires des applications produisaient strictement les mêmes résultats) afin de valider la cohérence de la production opérationnelle de Météo-France.

3 – La roadmap du projet prévoit une augmentation de puissance à 5 Pflops en 2015. S’agira-t-il d’un upgrade ou d’une nouvelle architecture ?
Les deux calculateurs de Météo-France seront successivement modifiés et étendus à partir du milieu de l’année 2015 avec un remplacement des lames bullx B710 (équipées de processeurs Intel Xeon v2) par des lames bullx B720 (équipées de processeurs Intel Xeon v4) et un complément de lames B720. Ces opérations seront réalisées séquentiellement afin de garantir une continuité de service et de production pour Météo-France