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Services et outils pour la recherche

L’étude des environnements terrestre et planétaires repose aujourd’hui en grande partie sur le développement de systèmes de collecte, d’archivage, de traitement et de mise à disposition de données d’observation. Ces observations et systèmes instrumentaux dédiés à notre planète ne peuvent s’envisager que dans la durée pour pouvoir identifier les variations qui pourraient avoir une origine anthropique avec celles ayant une origine naturelle. L’étude des planètes, faite essentiellement à partir de missions spatiales, correspondent également à des projets s’étendant sur plusieurs dizaines années lorsque l’on considère le temps écoulé entre les idées initiales, les phases de démonstration et l’exploitation de la mission. La modélisation du climat et des atmosphères planétaires n’échappe pas à l’extension sur la durée des développements numériques pour mettre en place de véritables outils performants et en continuelle évolution.


Maintenir ces dispositifs pérennes nécessite de nombreuses ressources et expertises qu’il n’est pas possible de multiplier dans tous les laboratoires. Ces projets à long terme correspondent donc à des outils communautaires qui capitalisent dans le temps les efforts de communauté nationale et parfois même internationale et qui se conçoivent à une échelle au minimum nationale.


De ce fait, ces outils ont vocation à être accessibles à une large communauté scientifique. Ces dispositifs reçoivent un label national qui les identifie comme tel, permettant ainsi de mieux pérenniser les ressources nécessaires pour assurer leur continuation et leur développement. Dans notre domaine scientifique, c’est l’Institut National des Sciences de l’Univers du CNRS qui évalue la pertinence de ces dispositifs et coordonne les efforts des différents organismes participants. L’expertise scientifique et les ingénieurs en charge de ces outils se trouvent dans les laboratoires de l’Institut Pierre-Simon Laplace. Leur gestion est assurée par les organismes qui hébergent les laboratoires : il s’agit des universités (ou leur Observatoire des Sciences de l’Univers) et des écoles partenaires.


Ces outils ont été développés dans le cadre de l’Institut Pierre-Simon Laplace pour servir plusieurs de ses thématiques : le changement climatique, le suivi des changements de la composition atmosphérique, les processus à l’échelle régionale, les atmosphères planétaires et les interactions héliosphériques. Ils peuvent se décliner en 4 grandes catégories : les services d’observation, les bases de données et centre d’expertise, les plateformes et outils nationaux, et les codes numériques à vocation communautaire. D’autres outils d’analyse de laboratoire et de moyens de calcul sont également mutualisés au niveau de l’Institut et parfois à plus grande échelle.

Services d'observation

Les Services d’observation correspondent à des dispositifs d’observation depuis le sol, organisés en réseau qui sont associés à la surveillance sur le long terme d’un paramètre clef comme le CO2 , l’ozone, ou les aérosols atmosphériques, ... Ces données répondent à des critères de qualité standardisés et sont disponibles à une large communauté.

Bases de données

Les bases de données sont nécessaires pour rendre disponible les observations au plus grand nombre. Elles assurent la pérennité de données anciennes, et fonctionnent comme des centres d’expertise qui offrent de la plus-value aux données, en organisant l’information, en gérant les flux de données ou la documentation associée, ...

Plateformes expérimentales

Les plateformes et outils nationaux donnent accès à un ensemble d’instruments et de structures rassemblées physiquement permettant l’étude d’un processus spécifique ou l’analyse de données à partir d’une méthodologie approuvée

Codes numériques communautaires

Certains codes scientifiques atteignent un statut particulier et sortent des laboratoires et équipes qui les ont initialement développés. Ce sont des outils numériques complexes qui décrivent les processus autour d’une thématique et d’un milieu et parfois son évolution. Ces outils s’enrichissent progressivement et ont donc vocation à être des dispositifs communautaires. Les codes sont accessibles et une assistance aux utilisateurs est proposée ainsi que l’intégration des améliorations ou nouvelles options. Ils sont souvent impliqués dans des opérations à caractère opérationnel ou à utilisation systématique.

Plateformes d'analyse de laboratoire

Des analyses réalisés de manières récurrentes nécessitent de développer des plateformes expérimentales adaptées et validées. Ces infrastructures concernent par exemple, l’analyse du CO2 d’échantillon d’eau de mer provenant de flacons prélevés sur le terrain (SNAP-CO2) ou des chambres d’analyse des aérosols organiques terrestres (CESAM) ou planétaires (PAMPRE).

Outils mathématiques

L'analyse des données d’environnement est complexe et requiert des outils mathématiques puissants.A l'IPSL, nous utilisons des modèles numériques, des études statistiques, des méthodes d'assimilation de données dans les modèles, des réseaux de neurones, ... Le groupe SAMA favorise le développement et les échanges de tels outils.

Logiciels

Des logiciels d'utilité générale sont développés dans les laboratoires et sont mis à disposition de la communauté scientifique pour être partagés par tous.

Calculateurs

L'Institut Pierre-Simon Laplace a de gros besoins en ressources informatiques, notamment dans le domaine de la modélisation du climat. Des centres de calcul nationaux, voire à l'étranger, sont utilisés par les chercheurs et ingénieurs pour prédire le climat du futur.