國產高性能計算機支持北京奧運會氣象服務

天氣預報背后的“神算子”——國產高性能計算機支持北京奧運會氣象服務


     北京奧運會能否成功舉辦，天氣是個關鍵因素。為確保北京奧運會的氣象服務質量，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報提供服務，那就是承擔著奧運氣象服務數據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提供技術支持的呢？

    據北京市氣象局信息網絡中心主任劉旭林介紹，隨著科技的發展，氣象預報已經從過去主要依靠經驗預報發展到現在的數值預報。而現在的氣象預報與計算機密切相關的主要有三個步驟：首先是北京市氣象局處理中心通過衛星、光纖網絡、無線網絡等通信網絡獲取大量氣象資料；其次，處理中心通過高性能的計算機設備對獲取的大量資料進行分析和處理；最后，處理中心將衛星云圖、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支持。”北京市氣象局副總工程師王玉彬說。

    據悉，根據奧運氣象服務系統建設需要，2008年北京奧運會期間，北京市氣象局氣象預報需要達到每小時/每公里的預報精度。數值預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，通過招標的方式，北京市氣象局與曙光公司實現了強強聯合。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提供運算支持。

    “我們在引進曙光4000A之前，數值預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的提高。”王玉彬說。

    據悉，曙光64位氣象專用機由128顆CPU、32個R4280節點組成，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點。能在競標中一舉擊敗IBM、HP（惠普）等國際競爭對手，是因為曙光采用了在中尺度數值天氣預報領域處于領先地位的NCAR MM5模式。由于MM5中尺度數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，并可使用復雜的物理參數化方案，來研究和預測高分辨的局地中尺度天氣現象，其相對于大模式的靈活性、細致性，使其應用范圍迅速擴大到各種中尺度天氣系統的研究，從而大大提高天氣預報的準確性。

    “曙光公司一直致力于服務氣象行業，推出了自己氣象專用機，氣象是一個技術水平比較高的行業，很多應用是基于源代碼開發調整的。在這種情況下，機器的體系結構做的越透明獲得性能越高。氣象行業里運用高性能計算機，硬件與軟件結合的需求太強了，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。