國產(chǎn)高性能計算機支持北京奧運會氣象服務(wù)

天氣預(yù)報背后的“神算子”——國產(chǎn)高性能計算機支持北京奧運會氣象服務(wù)


     北京奧運會能否成功舉辦，天氣是個關(guān)鍵因素。為確保北京奧運會的氣象服務(wù)質(zhì)量，除了氣象專家在辛勤工作外，還有一支特殊的隊伍也在為奧運會的天氣預(yù)報提供服務(wù)，那就是承擔(dān)著奧運氣象服務(wù)數(shù)據(jù)運算工作的高性能計算機。

    高性能計算機是如何為奧運會氣象服務(wù)提供技術(shù)支持的呢？

    據(jù)北京市氣象局信息網(wǎng)絡(luò)中心主任劉旭林介紹，隨著科技的發(fā)展，氣象預(yù)報已經(jīng)從過去主要依靠經(jīng)驗預(yù)報發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)值預(yù)報。而現(xiàn)在的氣象預(yù)報與計算機密切相關(guān)的主要有三個步驟：首先是北京市氣象局處理中心通過衛(wèi)星、光纖網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)等通信網(wǎng)絡(luò)獲取大量氣象資料；其次，處理中心通過高性能的計算機設(shè)備對獲取的大量資料進行分析和處理；最后，處理中心將衛(wèi)星云圖、雷達資料等大量各種氣象資料存放在由計算機組成的存儲中心。

    “因為奧運會的天氣預(yù)報是要精細到每一個場館，而且從過去相對粗的分辨率到現(xiàn)在相對細的分辨率，這些工作都必須依賴高性能計算機提供技術(shù)支持。”北京市氣象局副總工程師王玉彬說。

    據(jù)悉，根據(jù)奧運氣象服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)需要，2008年北京奧運會期間，北京市氣象局氣象預(yù)報需要達到每小時/每公里的預(yù)報精度。數(shù)值預(yù)報的分辨率要提高的話，就必須有高性能計算機的支持。比如說，如果將分辨率從原來的15公里增加一倍，也就是把15公里加密一倍，高性能計算機的要求計算速度就必須要提高一個數(shù)量級，這樣才能滿足精細化和分辨率提高以后的計算速度的要求。

    為了滿足北京奧運會的運算需要，通過招標(biāo)的方式，北京市氣象局與曙光公司實現(xiàn)了強強聯(lián)合。我國首個運算速度超過10萬億次的高性能計算機、曙光64位機群超級計算機4000A開進了北京市氣象局，為北京奧運會氣象服務(wù)提供運算支持。

    “我們在引進曙光4000A之前，數(shù)值預(yù)報的分辨率還局限在15公里，，引進了曙光4000A以后，分辨率從15公里提高到3公里，這樣計算速度和時效都有了相應(yīng)的提高。”王玉彬說。

    據(jù)悉，曙光64位氣象專用機由128顆CPU、32個R4280節(jié)點組成，具有可自由伸縮、高度可管理、高可用、高性能價格比等諸多優(yōu)點。能在競標(biāo)中一舉擊敗IBM、HP（惠普）等國際競爭對手，是因為曙光采用了在中尺度數(shù)值天氣預(yù)報領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的NCAR MM5模式。由于MM5中尺度數(shù)值模式可考慮高分辨的地形和陸面使用狀況等重要的局地迫動因子，并可使用復(fù)雜的物理參數(shù)化方案，來研究和預(yù)測高分辨的局地中尺度天氣現(xiàn)象，其相對于大模式的靈活性、細致性，使其應(yīng)用范圍迅速擴大到各種中尺度天氣系統(tǒng)的研究，從而大大提高天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性。

    “曙光公司一直致力于服務(wù)氣象行業(yè)，推出了自己氣象專用機，氣象是一個技術(shù)水平比較高的行業(yè)，很多應(yīng)用是基于源代碼開發(fā)調(diào)整的。在這種情況下，機器的體系結(jié)構(gòu)做的越透明獲得性能越高。氣象行業(yè)里運用高性能計算機，硬件與軟件結(jié)合的需求太強了，兩者必須完全緊緊地耦合在一起，這還需要大量的工作。”曙光集團副總裁聶華說。