國(guó)產(chǎn)高性能計(jì)算機(jī)支持北京奧運(yùn)會(huì)氣象服務(wù)

天氣預(yù)報(bào)背后的“神算子”——國(guó)產(chǎn)高性能計(jì)算機(jī)支持北京奧運(yùn)會(huì)氣象服務(wù)


     北京奧運(yùn)會(huì)能否成功舉辦，天氣是個(gè)關(guān)鍵因素。為確保北京奧運(yùn)會(huì)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(duì)伍也在為奧運(yùn)會(huì)的天氣預(yù)報(bào)提供服務(wù)，那就是承擔(dān)著奧運(yùn)氣象服務(wù)數(shù)據(jù)運(yùn)算工作的高性能計(jì)算機(jī)。

    高性能計(jì)算機(jī)是如何為奧運(yùn)會(huì)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(bào)已經(jīng)從過去主要依靠經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)值預(yù)報(bào)。而現(xiàn)在的氣象預(yù)報(bào)與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)的主要有三個(gè)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(wú)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(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)獲取的大量資料進(jìn)行分析和處理；最后，處理中心將衛(wèi)星云圖、雷達(dá)資料等大量各種氣象資料存放在由計(jì)算機(jī)組成的存儲(chǔ)中心。

    “因?yàn)閵W運(yùn)會(huì)的天氣預(yù)報(bào)是要精細(xì)到每一個(gè)場(chǎng)館，而且從過去相對(duì)粗的分辨率到現(xiàn)在相對(duì)細(xì)的分辨率，這些工作都必須依賴高性能計(jì)算機(jī)提供技術(shù)支持。”北京市氣象局副總工程師王玉彬說(shuō)。

    據(jù)悉，根據(jù)奧運(yùn)氣象服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)需要，2008年北京奧運(yùn)會(huì)期間，北京市氣象局氣象預(yù)報(bào)需要達(dá)到每小時(shí)/每公里的預(yù)報(bào)精度。數(shù)值預(yù)報(bào)的分辨率要提高的話，就必須有高性能計(jì)算機(jī)的支持。比如說(shuō)，如果將分辨率從原來(lái)的15公里增加一倍，也就是把15公里加密一倍，高性能計(jì)算機(jī)的要求計(jì)算速度就必須要提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，這樣才能滿足精細(xì)化和分辨率提高以后的計(jì)算速度的要求。

    為了滿足北京奧運(yùn)會(huì)的運(yùn)算需要，通過招標(biāo)的方式，北京市氣象局與曙光公司實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。我國(guó)首個(gè)運(yùn)算速度超過10萬(wàn)億次的高性能計(jì)算機(jī)、曙光64位機(jī)群超級(jí)計(jì)算機(jī)4000A開進(jìn)了北京市氣象局，為北京奧運(yùn)會(huì)氣象服務(wù)提供運(yùn)算支持。

    “我們?cè)谝M(jìn)曙光4000A之前，數(shù)值預(yù)報(bào)的分辨率還局限在15公里，，引進(jìn)了曙光4000A以后，分辨率從15公里提高到3公里，這樣計(jì)算速度和時(shí)效都有了相應(yīng)的提高。”王玉彬說(shuō)。

    據(jù)悉，曙光64位氣象專用機(jī)由128顆CPU、32個(gè)R4280節(jié)點(diǎn)組成，具有可自由伸縮、高度可管理、高可用、高性能價(jià)格比等諸多優(yōu)點(diǎn)。能在競(jìng)標(biāo)中一舉擊敗IBM、HP（惠普）等國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，是因?yàn)槭锕獠捎昧嗽谥谐叨葦?shù)值天氣預(yù)報(bào)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(dòng)因子，并可使用復(fù)雜的物理參數(shù)化方案，來(lái)研究和預(yù)測(cè)高分辨的局地中尺度天氣現(xiàn)象，其相對(duì)于大模式的靈活性、細(xì)致性，使其應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)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(bào)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(jī)，氣象是一個(gè)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(jī)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(yùn)用高性能計(jì)算機(jī)，硬件與軟件結(jié)合的需求太強(qiáng)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(tuán)副總裁聶華說(shuō)。