La réponse d'un modèle régional du climat aux erreurs du pilote

Un Modèle Régional du Climat (MRC) est un important outil d'analyse pour les projections sur les changements climatiques et les implications engendrées à l'échelle régionale. Dans ce cas, le MRC est piloté à ses frontières par des données qui proviennent d'un Modèle de Circulation Générale Couplé (MCGC) qui, évidemment, contiennent des erreurs. Nous cherchons à savoir si le MRC amplifie ou atténue ces erreurs, et quelles répercussions ces erreurs à grande échelle ont sur les petites échelles générées par le MRC. Cette étude analyse la réponse d'un MRC aux erreurs contenues dans les données de pilotage en utilisant le protocole expérimental appelé « Grand Frère ». Elle permet de séparer les erreurs dues au pilotage des autres erreurs du modèle et d'évaluer les petites échelles développées par un MRC. Un climat de référence est établi comme le résultat d'une simulation d'un MRC à haute résolution effectuée sur un grand domaine: il est nommé le Grand Frère Parfait (GFP). Pour introduire d'une manière contrôlée des erreurs dans les données du pilote, un ensemble de simulations d'un MRC a été réalisé sur des domaines de plus en plus grands et avec une résolution plus faible : ces simulations sont nommées les Grands Frères Imparfaits (GFI). Les données de sorties du GFI sont utilisées, après le filtrage de petites échelles, pour piloter un autre ensemble de simulations du MRC sur un domaine plus petit, nommées Petits Frères (PF). Les différences entre les statistiques climatiques des simulations du GFI et celles du GFP illustrent les erreurs contenues dans les données de pilotage. La comparaison entre les statistiques climatiques des simulations du PF et celles du GFP permet d'évaluer les erreurs du MRC imputables au pilotage avec des données imparfaites. Les résultats d'expériences effectuées sur un domaine de l'est de l'Amérique du Nord pour la saison d'hiver montrent que le PF reproduit les erreurs des grandes échelles de son GFI et corrige partiellement les erreurs de petites échelles causées par la résolution grossière du pilote. Donc, pour la période et les domaines utilisés dans cette étude, le MRC est fortement dépendant de la qualité des données de pilotage. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modèle Régional du Climat, Données de pilotage, Expérience Grand Frère, Petites échelles, Conditions aux frontières latérales

Singular vectors in atmospheric sciences: A review

AbstractDuring the last decade, singular vectors (SVs) have received a lot of attention in the research and operational communities especially due to their use in ensemble forecasting and targeting of observations. SVs represent the orthogonal set of perturbations that, according to linear theory, will grow fastest over a finite‐time interval with respect to a specific metric. Hence, the study of SVs gives information about the dynamics and structure of rapidly growing and finite-time instabilities representing an important step toward a better understanding of perturbations evolution in the atmosphere. This paper reviews the SV formulation and gives a brief overview of their recent applications in atmospheric sciences. A particular attention is accorded to the SV sensitivity to different parameters such as optimization time interval, norm, horizontal resolution and tangent linear model, various choices leading to different initial structures and evolutions

The use of singular vectors in the study of canadian regional climate model internal variability

La variabilité interne (VI) est une propriété des systèmes chaotiques qui fait que des simulations numériques lancées de conditions initiales différant même de façon minime entre elles, vont éventuellement diverger dans le temps. Des études antérieures ont montré que la VI d'un modèle régional du climat (MRC) avait un caractère épisodique dépendant des conditions synoptiques du moment. Ce projet a pour but principal de vérifier l'hypothèse selon laquelle les maxima notés dans la variation temporelle de la VI sont dus à la croissance rapide des perturbations développées dans des régions atmosphériques dynamiquement instables. L'élément déclencheur est représenté par des instabilités hydrodynamiques résultant de conversions barocline ou barotrope d'énergie. Pour décrire l'espace instable des perturbations, nous avons fait appel à la technique des vecteurs singuliers (VS). Un ensemble de 21 simulations qui diffèrent seulement dans les conditions initiales a été réalisé sur le continent nord-américain et la VI a été exprimée en termes d'énergie totale des perturbations par rapport à une simulation de référence. Plusieurs séries de VS ont été calculées pour trouver les perturbations avec la plus rapide croissance linéaire par rapport à la norme de l'énergie totale sur une période de 36 heures. L'analyse de la variation totale en 36 heures a montré que la croissance associée au maximum principal de VI était expliquée dans une proportion de 73% par les dix premiers VS et dans une proportion de 51 % par le "premier" VS, c'est à dire celui croissant le plus rapidement. Les VS ainsi identifiés avaient des structures de petite échelle spatiale, de forts taux de croissance dans le temps, et ils se développaient à l'intérieur d'un environnement constitué de perturbations matures avec des faibles taux de croissance. Pour un épisode de forte VI, une très grande ressemblance a été trouvée entre la structure des perturbations dans les simulations du MRCC et le VS avec la croissance la plus rapide après 24 à 36 heures d'intégration du modèle linéaire tangent. Au temps initial, le premier VS avait une structure verticale inclinée vers ouest et l'énergie totale était dominée par la composante de l'énergie potentielle. Au temps final, cette inclinaison avait beaucoup diminué et l'énergie totale était alors dominée par l'énergie cinétique, indiquant que la conversion barocline représentait le processus dominant dans l'augmentation de la VI pour cette période. Pour d'autres périodes dominées par les sources d'instabilité, le pourcentage de la variation totale en 36 heures expliqué par les 4 ou 5 premiers VS variait entre 36% et 85%. Toutefois, dans ces cas, le pourcentage n'était pas dominé par le premier VS. Nous avons montré également que dans les périodes dominées par le transfert de VI à l'extérieur du domaine, la projection sur les VS était très petite malgré la présence de sources de VI à l'intérieur du domaine d'analyse. Le fait que ces sources de VI ne soient pas représentées par les plus rapides VS indique qu'elles peuvent être causées par des processus non linéaires et qu'un nombre plus grand de VS est nécessaire pour leur décomposition. Le dernier volet de cette thèse étudie la possibilité d'utiliser le premier VS pour estimer les variations temporelles de la VI dans les simulations d'un MRC. Nos résultats montrent que le premier VS à lui seul ne permet pas d'anticiper des périodes caractérisées par une forte croissance de la VI dans les simulations du modèle. \ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Variabilité interne, modèle régional du climat, vecteur singuliers, modèle linéaire tangent, instabilité hydrodynamique

Singular vector decomposition of the internal variability of the Canadian Regional Climate Model

Previous studies have shown that Regional Climate Models (RCM) internal variability (IV) fluctuates in time depending on synoptic events. This study focuses on the physical understanding of episodes with rapid growth of IV. An ensemble of 21 simulations, differing only in their initial conditions, was run over North America using version 5 of the Canadian RCM (CRCM). The IV is quantified in terms of energy of CRCM perturbations with respect to a reference simulation. The working hypothesis is that IV is arising through rapidly growing perturbations developed in dynamically unstable regions. If indeed IV is triggered by the growth of unstable perturbations, a large proportion of the CRCM perturbations must project onto the most unstable singular vectors (SVs). A set of ten SVs was computed to identify the orthogonal set of perturbations that provide the maximum growth with respect to the dry total-energy norm during the course of the CRCM ensemble of simulations. CRCM perturbations were then projected onto the subspace of SVs. The analysis of one episode of rapid growth of IV is presented in detail. It is shown that a large part of the IV growth is explained by initially small-amplitude unstable perturbations represented by the ten leading SVs, the SV subspace accounting for over 70% of the CRCM IV growth in 36 h. The projection on the leading SV at final time is greater than the projection on the remaining SVs and there is a high similarity between the CRCM perturbations and the leading SV after 24–36 h tangent-linear model integration. The vertical structure of perturbations revealed that the baroclinic conversion is the dominant process in IV growth for this particular episode

Antimicrobial resistance among migrants in Europe: a systematic review and meta-analysis

BACKGROUND: Rates of antimicrobial resistance (AMR) are rising globally and there is concern that increased migration is contributing to the burden of antibiotic resistance in Europe. However, the effect of migration on the burden of AMR in Europe has not yet been comprehensively examined. Therefore, we did a systematic review and meta-analysis to identify and synthesise data for AMR carriage or infection in migrants to Europe to examine differences in patterns of AMR across migrant groups and in different settings. METHODS: For this systematic review and meta-analysis, we searched MEDLINE, Embase, PubMed, and Scopus with no language restrictions from Jan 1, 2000, to Jan 18, 2017, for primary data from observational studies reporting antibacterial resistance in common bacterial pathogens among migrants to 21 European Union-15 and European Economic Area countries. To be eligible for inclusion, studies had to report data on carriage or infection with laboratory-confirmed antibiotic-resistant organisms in migrant populations. We extracted data from eligible studies and assessed quality using piloted, standardised forms. We did not examine drug resistance in tuberculosis and excluded articles solely reporting on this parameter. We also excluded articles in which migrant status was determined by ethnicity, country of birth of participants' parents, or was not defined, and articles in which data were not disaggregated by migrant status. Outcomes were carriage of or infection with antibiotic-resistant organisms. We used random-effects models to calculate the pooled prevalence of each outcome. The study protocol is registered with PROSPERO, number CRD42016043681. FINDINGS: We identified 2274 articles, of which 23 observational studies reporting on antibiotic resistance in 2319 migrants were included. The pooled prevalence of any AMR carriage or AMR infection in migrants was 25·4% (95% CI 19·1-31·8; I2 =98%), including meticillin-resistant Staphylococcus aureus (7·8%, 4·8-10·7; I2 =92%) and antibiotic-resistant Gram-negative bacteria (27·2%, 17·6-36·8; I2 =94%). The pooled prevalence of any AMR carriage or infection was higher in refugees and asylum seekers (33·0%, 18·3-47·6; I2 =98%) than in other migrant groups (6·6%, 1·8-11·3; I2 =92%). The pooled prevalence of antibiotic-resistant organisms was slightly higher in high-migrant community settings (33·1%, 11·1-55·1; I2 =96%) than in migrants in hospitals (24·3%, 16·1-32·6; I2 =98%). We did not find evidence of high rates of transmission of AMR from migrant to host populations. INTERPRETATION: Migrants are exposed to conditions favouring the emergence of drug resistance during transit and in host countries in Europe. Increased antibiotic resistance among refugees and asylum seekers and in high-migrant community settings (such as refugee camps and detention facilities) highlights the need for improved living conditions, access to health care, and initiatives to facilitate detection of and appropriate high-quality treatment for antibiotic-resistant infections during transit and in host countries. Protocols for the prevention and control of infection and for antibiotic surveillance need to be integrated in all aspects of health care, which should be accessible for all migrant groups, and should target determinants of AMR before, during, and after migration. FUNDING: UK National Institute for Health Research Imperial Biomedical Research Centre, Imperial College Healthcare Charity, the Wellcome Trust, and UK National Institute for Health Research Health Protection Research Unit in Healthcare-associated Infections and Antimictobial Resistance at Imperial College London

Surgical site infection after gastrointestinal surgery in high-income, middle-income, and low-income countries: a prospective, international, multicentre cohort study

Background: Surgical site infection (SSI) is one of the most common infections associated with health care, but its importance as a global health priority is not fully understood. We quantified the burden of SSI after gastrointestinal surgery in countries in all parts of the world. Methods: This international, prospective, multicentre cohort study included consecutive patients undergoing elective or emergency gastrointestinal resection within 2-week time periods at any health-care facility in any country. Countries with participating centres were stratified into high-income, middle-income, and low-income groups according to the UN's Human Development Index (HDI). Data variables from the GlobalSurg 1 study and other studies that have been found to affect the likelihood of SSI were entered into risk adjustment models. The primary outcome measure was the 30-day SSI incidence (defined by US Centers for Disease Control and Prevention criteria for superficial and deep incisional SSI). Relationships with explanatory variables were examined using Bayesian multilevel logistic regression models. This trial is registered with ClinicalTrials.gov, number NCT02662231. Findings: Between Jan 4, 2016, and July 31, 2016, 13 265 records were submitted for analysis. 12 539 patients from 343 hospitals in 66 countries were included. 7339 (58·5%) patient were from high-HDI countries (193 hospitals in 30 countries), 3918 (31·2%) patients were from middle-HDI countries (82 hospitals in 18 countries), and 1282 (10·2%) patients were from low-HDI countries (68 hospitals in 18 countries). In total, 1538 (12·3%) patients had SSI within 30 days of surgery. The incidence of SSI varied between countries with high (691 [9·4%] of 7339 patients), middle (549 [14·0%] of 3918 patients), and low (298 [23·2%] of 1282) HDI (p < 0·001). The highest SSI incidence in each HDI group was after dirty surgery (102 [17·8%] of 574 patients in high-HDI countries; 74 [31·4%] of 236 patients in middle-HDI countries; 72 [39·8%] of 181 patients in low-HDI countries). Following risk factor adjustment, patients in low-HDI countries were at greatest risk of SSI (adjusted odds ratio 1·60, 95% credible interval 1·05–2·37; p=0·030). 132 (21·6%) of 610 patients with an SSI and a microbiology culture result had an infection that was resistant to the prophylactic antibiotic used. Resistant infections were detected in 49 (16·6%) of 295 patients in high-HDI countries, in 37 (19·8%) of 187 patients in middle-HDI countries, and in 46 (35·9%) of 128 patients in low-HDI countries (p < 0·001). Interpretation: Countries with a low HDI carry a disproportionately greater burden of SSI than countries with a middle or high HDI and might have higher rates of antibiotic resistance. In view of WHO recommendations on SSI prevention that highlight the absence of high-quality interventional research, urgent, pragmatic, randomised trials based in LMICs are needed to assess measures aiming to reduce this preventable complication