Le couplage de codes numériques, c’est-à-dire l’échange synchronisé d’informations entre ces codes, a acquis depuis les années 1990 une importance de tout premier plan dans plusieurs domaines scientifiques tels que la modélisation du climat, l’assimilation de données, et la mécanique des fluides et des structures. Dans ce cadre, l’équipe “Modélisation du Climat et de son Changement Global” du CERFACS (Centre Européen de Recherche et de Formation Avancée en Calcul Scientifique) développe le logiciel OASIS conçu et utilisé pour coupler des modèles représentant les différentes composantes du système climatique (modèles de circulation générale atmosphérique, de circulation générale océanique, de glace de mer, de sol, d’hydrologie, etc.) en gardant le système modulaire, cad en gardant autonomes les différentes composantes. Il en est actuellement à la 4ème génération.
OASIS est constitué d’une librairie de communication complètement parallèle, permettant de synchroniser les codes à coupler et d’échanger les champs de couplage à l’interface de ces modèles, et d’un exécutable séparé (lui aussi parallèle depuis la version 4)) effectuant les interpolations, i.e. les transformations requises pour exprimer, sur la grille du code cible, les champs de couplage fournis par le code source sur sa propre grille.
OASIS peut coupler un nombre quelconque de codes numériques, échanger un nombre quelconque de champs de couplage entre ces codes, et effectuer des transformations (temporelles ou spatiales) spécifiques à chaque champ. Un envoi ou une réception d’un champ de couplage peut aussi avoir comme cible ou source un fichier de données sur disque; la librairie de communication d’OASIS effectue alors automatiquement les entrées-sorties.
Pour être couplé par OASIS, un code doit bien entendu inclure un certain nombre d’appels aux routines de la librairie de communication d’OASIS (initialisation, déclaration des champs de couplage et des maillages, envoi et réception des champs, terminaison).
Tous les paramètres de couplage (codes à coupler, envoi et réception à activer, sources et cibles, fréquence de couplage, transformations, etc.) sont définies par l’utilisateur dans des fichiers de configuration XML.
Les codes numériques couplés par OASIS peuvent être parallèles et chaque processus du code source et du code cible participe alors directement à l’échange des champs de couplage.
La recherche des voisins sur la grille source utilisés dans le calcul de la valeur de chaque point de la grille cible est effectuée de façon totalement parallèle par la librairie de communication grâce à un algorithme multigrille particulièrement efficace. Seule la partie utile du champ source est extraite lors de l’échange minimisant le coût des communications.
Si deux codes à coupler utilisent le même maillage mais une distribution parallèle différente, la librairie de communication d’OASIS effectue automatiquement la redistribution des données des processus sources vers les processus cibles.
OASIS permet de coupler des codes numériques écrits en Fortran.
Les fichiers de données, éventuellement utilisés en entrée/sortie, doivent être au format NetCDF et respecter la convention CF (Climate and Forecast, http://cf-pcmdi.llnl.gov/ )
Le CERFACS développe le coupleur OASIS depuis une quinzaine d’années. En France, OASIS est utilisé au CERFACS, à Météo-France et à l’IPSL (Institut Pierre Simon Laplace) principalement pour coupler des modèles de circulation générale atmosphérique (ARPEGE, LMDZ) et des modèles de circulation générale océanique (NEMO, OPA). OASIS a aussi aujourd’hui acquis une reconnaissance internationale et est utilisé par environ 25 autres groupes de recherche en modélisation climatique en Europe mais aussi aux Etats-Unis, au Canada, au Japon et en Australie.
Contrairement au coupleur PALM (http://www.projet-plume.org/fiche/palm ), OASIS ne permet pas de couplage “dynamique” dans le sens où les codes à coupler doivent être démarrés au début de la simulation couplée et doivent s’exécuter durant toute la simulation.
