Observatoires virtuels:(i) cas d'étude(ii) situation internationale(iii) projets à venir

Jacquey, C., N. André, V. Génot, B. Cecconi, J. Aboudarham, K. Bocchialini, F. Paletou, B. Lavraud, M. Gangloff, G. Chanteur, C. Harvey

Atelier PNST, 27 Mars 2008

Conclusions (extrait planche de Karine)

Forte croissance du volume, de la diversité et de la complexité des données

Développement des simulations

Progrès rapides des technologies informatiques

L’Observatoire Virtuel est l’outil de demain

Pour servir la communauté du PNST, les 3 centres/services de données - s’impliquent fortement dans le développement des outils, des services et des observatoires virtuels;- travaillent ensemble et portent ou participent ensemble à des projets internationaux, Européens (FP6, FP7)

Héliosphère, relation Soleil-Terre, Météorologie de l’espace

Messenger

VEX MEX

Ulysses

STEREOA and B

Around the Earth: ACE, WINDTHEMIS, CLUSTER, GEOTAIL, …

shockCom

pressed solar w

ind

Energetic

particles

ejecta

August 15, 2007

Ex.: Prangé et al., Nature, 2004

Observatoire héliosphérique:propagation des CME, CIR, relation Soleil-Terre

SOHO, STEREO, SOLAR-B, RHESSI,Ground observatories

Continuous solar observations:

Constellation of probes distributed at large scale :Heliospheric probes: STEREO-A/B, ULYSSES, VOYAGER

Planetary probes: MESSENGER, VEX, MEX, MGS, CASSINI

Constellation of probes distributed at medium scale around the Earth orbit:ACE, WIND, THEMIS, GOES, GEOTAIL, CLUSTER, LANL

Two sub-constellations in small scale cluster configuration

THEMIS, CLUSTER,

+ detailed earth-ionosphere data

+ astronomical observations (aurora)

WIND

ACE

106 km

Magnétosphère

P1

P2

P3

P4

GOES-12

P5

Geotail

GOES-11

CLUSTER

POLAR

Planétologie/Plasmas

Planetary space weatherExemples:

Reconfiguration magnétique de la magnétosphère de Saturne (cf. Planche N. André)Comète Holmes (cf poster N. André)

17P/Holmes

Challenges of a VO of planetology (1)

Challenges of a VO of planetology (2)Study types:Case studiesStatistical/systematical studiesSimulationTheory

FieldsPlasmaComparative studiesHeliophysics studiesGlobal (inter-nodes) planetary studies

Type of ressources (data, services, tools, …):Plasmas, E-B fieldsNeutral (atmosphere, exosphere, other..)Dust, RingsSmall bodiesPlanetary surface, volcanism, …Solar observations…Models, simulation codesData analysis toolsData treatment tools …

Two levels:-Intra-thematics: only dealing with plasma ressources, BUT, interacting with other plasma Vos (HELIO, US-VOs)-Inter-thematics: exchanging ressources with different thematics

the Big Challenge…and a strong justification of a planetary VO

Observatoires virtuels

Observatoire Virtuel

Besoins (croîssant) de la communauté:

D’exploiter de multiples jeux de données d’origine et de nature diverses

D’exploiter des données en masse

D’exploiter des résultats de simulation/modélisation

De disposer de services de recherche, de visualisations, d’exploitation, …

Standardisation, automatisation

Évolution en cours: les Observatoires Virtuels

OV dans le monde (domaine du PNST)

VSOVHO

VSTOVSPO

VMO(U)VMO(G)VitMOViRBO

EGSOHELIO-2

EUROPLANET/IDIS…?

Cf. Harvey et al., 2008

Fédération de centres de données ou de services

Nécessite de mettre au point une langue commune pour décrire les données de façon interprétable par les machines

Pour les plasmas: SPASEEn astronomie: IVOA

Collaboration CDPP, CAA, CL, QSASUn bébé OV

Concept d’échange de tables d’événements et d’objets de données, Génot et al., 2007

Point central dans V(HO)2, HELIO et HELIO-2

CU-1 (magnétosphère): caractérisation du courant à travers la queue avec CLUSTER

Based on CLUSTER data when it encircles the neutral sheet.(i) Current density, profile, gradient(ii) Thickness, location, motion(iii) Distribution function (i+ and e-),

flows, …(iv) Turbulence/wave level and

spectra(v) …

Influence factor:(i) Solar Wind pressure(ii) IMF(iii) Geomagnetic activity:

- State of the ionosphere.- Oxygen abundance- Ring current intensity

Use Case: the main steps

Access and extractionof ACE/WIND/GEOTAIL

Interplanetary data

Access and extractionof ground

(AE, AL, SYM, DST) data

Access and extractionof modelisation or

simulation data(Tsyganenko, CCMC, …)

Selectionof the periods

of NS encirclingcondition

Usertools

Basic treatments

Form

attin

g

Data

mer

ging

Time shifting

ResultsCataloguesMapsModels

Selectionof the periods

of NS encirclingcondition

AMDA

Access and extractionof ground

(AE, AL, SYM, DST) data

Access and extractionof ACE/WIND/GEOTAIL

Interplanetary data

CDAWeb, CDPP, AMDA, DARTS, … CAA

Access and extractionof CLUSTER data

Access and extractionof CLUSTER data

Specifictools

Specifictools

CL

Generictools

Generictools

CL, QSAS or AMDA

Creation of time-tables on AMDA/CDPP

TT1, time-table listing the periods when the conditions are fulfilled

TT2, extended time-table

AMDA-Automated search

-Visual search Time-Tables

CAAValidated high resolution

CLUSTER data

CL

QSAS

Standardisedsub-databases

Other?

CDAWeb

DARTS

CDPP/CESRTHEMIS database

SSLTHEMIS database

Other?

Time-Tables

First step: producing sub-databases corresponding to the time-tables

Time-Tables

Data, parameters Data, parameters

User tools

Step 2: catalogues

T_Start T_End P1 … PN Q1 … QM …

T_Start T_End P1 … PN Q1 … QM …

T_Start T_End P1 … PN Q1 … QM …

T_Start T_End P1 … PN Q1 … QM …

T_Start T_End P1 … PN Q1 … QM …

AMDA,SSCWeb or

other services

CAA, CDAweb,CDPP or otherdata centres

QSAS, CL,AMDA or

other tools

Time-table:T1 – T2T1 – T2….

AMDA

USER

Computationof P1, ..,PN

CAA

Catalogue:T1, T2, P1, …, PN

Sub-database

Catalogue:T1, T2, P1, …, PN, Q1, …,QN

Future: Archiving the catalogues for availability to the community

QSASor CL

CDPP

CDAweb

DARTS

USER

Catalogues and associated tools available at the data centres

Ion flux : MESSENGER-EPPS

Ion flux : VEX-ASPERA4

Ion flux : STEREO/A-IMPACT

Ion temperature : ACE-SWE

Ion flux : STEREO/B-IMPACT

Ion temperature : ULYSSES-SWOOPS

00:00 04:00 08:00 12:00 16:00 20:00 24:00

Ion flux : MEX-ASPERA3

X-ray GOES

SOL/Workspace/Composer PLAS/Workspace/Composer

General functions

TimetoolsSOL/tools

PLAStools

CD

PP

CDPPCDPP

BASS2000

BASS2000

MEDOC

Timetools

Virtual Heliophysics Monitor

FP7: HELIO-2

Données solairesspatiales

Données solairessol

Données plasmasIn situ

Données planéto-plasmas

Outils et services:

-Propagation-Reconnaissance

de forme-Visualisation-Recherche automatisée

-….

4-D HeliosphereRelation soleil-terre

Planetary Space weather

FP7: EUROPLANET/IDIS

PlasmasSurface/Interiors

AtmosphereSmallbodies

IDIS

Quelle langage commun? IVOA-modifié, SPASE-modifié?

CDPP: leader de la tache: “définition du modèle de données”.

Un OV magnétosphère?

Un OV Ionosphere/thermosphere ?

Un OV magnétosphère/Ionosphere/thermosphere ?

Un OV “space weather”?

En Europe?

Conclusions (extrait planche de Karine)

Forte croissance du volume, de la diversité et de la complexité des données

Développement des simulations

Progrès rapides des technologies informatiques

L’Observatoire Virtuel est l’outil de demain

Pour servir la communauté du PNST, les 3 centres/services de données - s’impliquent fortement dans le développement des outils, des services et des observatoires virtuels;- travaillent ensemble et portent ou participent ensemble à des projets internationaux, Européens (FP6, FP7)

Etudes pour la météorologie de l’espace

Surface et couronne solaires

MagnétosphèrePlanétos-plasmas

Météorologie de l’espace

Héliosphère

Ionosphère

Astro:Vis, UVRadio

AtmosphèreContrôle satellites

GPS…

ModélisationSimulation

Construction d’un OV: mode d’emploi

1) Analyse de cas d’utilisation (scénarii d’études)

2) Identification et hierarchisation des besoins des utilisateurs

3) Spécification du système à développer

4) Défintion d’un “modèle de données”, i.e., une langue commune pour décrire les données

5) Protocoles d’échanges et d’accès

6) Outils et services

Use Case: the main steps

Access and extractionof ACE/WIND/GEOTAIL

Interplanetary data

Access and extractionof ground

(AE, AL, SYM, DST) data

Access and extractionof modelisation or

simulation data(Tsyganenko, CCMC, …)

Selectionof the periods

of NS encirclingcondition

Usertools

Basic treatments

Form

attin

g

Data

mer

ging

Time shifting

ResultsCataloguesMapsModels

Selectionof the periods

of NS encirclingcondition

AMDA

Access and extractionof ground

(AE, AL, SYM, DST) data

Access and extractionof ACE/WIND/GEOTAIL

Interplanetary data

CDAWeb, CDPP, AMDA, DARTS, … CAA

Access and extractionof CLUSTER data

Access and extractionof CLUSTER data

Specifictools

Specifictools

CL

Generictools

Generictools

CL, QSAS or AMDA

Data search

User requirements and basic specification

1) Finding the period of interests tool for searching events

2) Finding the data of interest for the periods of the interest search engine, standardisation of the data description

3) Extracting the data data access and extract system, standardisation of the data description

4) Finding and accessing to the data documentation documentation access and extract system, standardisation of the documentation description

5) Making the data ready for combined use TOOLS: formatting, projection, SW propagation, coordinate transform,…

6) Exploiting the data with generic tools standardisation (optionally on the fly) of the data

7) Exploiting the data with specific tools

8) Comparing to model or simulation results interface obs./simu

Science Case:study and characterisation of the local

properties of the cross-tail current Based on CLUSTER data when it

encircles the neutral sheet.(i) Current density, profile, gradient(ii) Thickness, location, motion(iii) Distribution function (i+ and e-),

flows, …(iv) Turbulence/wave level and

spectra(v) …

Influence factor:(i) Solar Wind pressure(ii) IMF(iii) Geomagnetic activity:

- State of the ionosphere.- Oxygen abundance- Ring current intensity

Challenges of a VO of planetology (2)Study types:Case studiesStatistical/systematical studiesSimulationTheory

FieldsPlasmaComparative studiesHeliophysics studiesGlobal (inter-nodes) planetary studies

Type of ressources (data, services, tools, …):Plasmas, E-B fieldsNeutral (atmosphere, exosphere, other..)Dust, RingsSmall bodiesPlanetary surface, volcanism, …Solar observations…Models, simulation codesData analysis toolsData treatment tools …

Two levels:-Intra-thematics: only dealing with plasma ressources, BUT, interacting with other plasma Vos (HELIO, US-VOs)-Inter-thematics: exchanging ressources with different thematics

the Big Challenge…and a strong justification of a planetary VO

Cas d’utilisation1) Un cas d’étude scientifique

ex. Caractérisation du courant à travers la queue, propagation des CME, disruption de queue de comète, reconfiguration magnétique à Saturne, …

2) Cas d’utilisation = scénarii d’études Analyse des besoins Comment le chercheur procède t’il? De quelle ressources a t’il besoin? De quels outils, modèles, etc…? Quelles étapes sont “stérilement” coûteuses en temps et

en sueur?

3) Identification et hierarchisation des besoins des utilisateurs

4) Spécifications du système à développer

Requirements for Heliophysics, Sun-Earth relationships, space weather studies

Acces to heliospheric model results

Tools for predicting disturbance propagation in the heliosphere

Access to solar catalogues

… Need of

Situation in Europe

Data centre in France

Messenger

VEX MEX

Ulysses

STEREOA and B

Around the Earth: ACE, WINDTHEMIS, CLUSTER, GEOTAIL, …

shockCom

pressed solar w

ind

Energetic

particles

ejecta

August 15, 2007