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京城瑞雪，看計(jì)算服務(wù)助力氣象預(yù)測(cè)算法優(yōu)化

發(fā)布時(shí)間: 2022-01-24


冬奧在即，欣逢京城瑞雪飄飄，天公作美，人心所向。人類生活在地球上，大氣的活動(dòng)和現(xiàn)象與人類的生活密切相關(guān)。

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古有諸葛亮借東風(fēng)而決定戰(zhàn)爭(zhēng)走向，以及“早霞不出門，晚霞行千里”等諺語，而今天天氣活動(dòng)對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民的日常出行等都有著巨大的影響，天氣預(yù)報(bào)越來越扮演重要角色，其準(zhǔn)確性關(guān)系到眾多民生問題。如何能精準(zhǔn)預(yù)報(bào)成為了大氣科學(xué)領(lǐng)域的主要科研問題之一。

預(yù)測(cè)天氣離不開對(duì)流體力學(xué)的研究。流體動(dòng)力學(xué)是流體力學(xué)的一個(gè)重要分支，其主要應(yīng)用領(lǐng)域非常多樣化，例如大氣、交通、石油傳輸?shù)取Ａ黧w動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)方程是其理論基礎(chǔ)，在不同領(lǐng)域中已經(jīng)有許多求解對(duì)流方程的方法，而對(duì)流的數(shù)值模擬是流體動(dòng)力學(xué)方程近似解的核心。

在大氣科學(xué)中，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)是指根據(jù)大氣實(shí)際情況，在一定的初值和邊值條件下，通過計(jì)算機(jī)作數(shù)值計(jì)算，求解描寫天氣演變過程的流體力學(xué)和熱力學(xué)的方程組，預(yù)測(cè)未來一定時(shí)段的大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和天氣現(xiàn)象的方法。而tracer2d算法則是一種高效、高準(zhǔn)確的針對(duì)流體動(dòng)力學(xué)的數(shù)值模擬算法，在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中得到廣泛應(yīng)用。

目前，河南師范大學(xué)某課題組已經(jīng)完成tracer2d算法在Fortran環(huán)境下的測(cè)試運(yùn)行，證實(shí)了tracer2d算法源代碼的可行性，并成功在曙光計(jì)算服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試并獲得優(yōu)異成果！

同時(shí)，依托計(jì)算服務(wù)平臺(tái)強(qiáng)大的算力資源，為開展數(shù)值天氣預(yù)報(bào)在海量數(shù)據(jù)量的情況下的計(jì)算研究提供了更好的研究環(huán)境和實(shí)際應(yīng)用環(huán)境。因計(jì)算服務(wù)的加持，氣象科研乘上“東風(fēng)”，加快了創(chuàng)新的步伐。

研究中，由于要求在多硬件平臺(tái)和多開發(fā)環(huán)境下以及tracer2d正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，要保持甚至提高計(jì)算精度和縮短運(yùn)行時(shí)間，獲得優(yōu)異的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算性能，因此，對(duì)計(jì)算服務(wù)平臺(tái)的服務(wù)要求極為嚴(yán)苛。

曙光計(jì)算服務(wù)構(gòu)建了算力網(wǎng)絡(luò)體系，聚集海量算力資源，提供融合計(jì)算服務(wù)，讓科研工作者能更輕松地建立更好的開發(fā)環(huán)境；而該算法的應(yīng)用和推廣也將為數(shù)值流體動(dòng)力學(xué)方程求近似解問題提供更加有力的技術(shù)支撐。

在未來，該課題組將進(jìn)一步優(yōu)化tracer2d算法在曙光計(jì)算服務(wù)平臺(tái)的適配和應(yīng)用，使其求得的關(guān)于該領(lǐng)域流體動(dòng)力學(xué)方程近似解保證更高程度上具有準(zhǔn)確性，并進(jìn)一步縮短tracer2d算法的運(yùn)算時(shí)間。在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域該項(xiàng)目完成將會(huì)使tracer2d算法成為數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的有力工具。




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