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广州区域数值预报模式并行化计算

袁金南 王在志 薛纪善

袁金南, 王在志, 薛纪善. 广州区域数值预报模式并行化计算. 应用气象学报, 2004, 15(5): 556-563..
引用本文: 袁金南, 王在志, 薛纪善. 广州区域数值预报模式并行化计算. 应用气象学报, 2004, 15(5): 556-563.
Yuan Jinnan, Wang Zaizhi, Xue Jishan. The parallel computation of Guangzhou area numerical prediction model. J Appl Meteor Sci, 2004, 15(5): 556-563.
Citation: Yuan Jinnan, Wang Zaizhi, Xue Jishan. The parallel computation of Guangzhou area numerical prediction model. J Appl Meteor Sci, 2004, 15(5): 556-563.

广州区域数值预报模式并行化计算

资助项目: 本文得到“国家智能计算机研究开发中心和国家高性能计算基金”课题和广东省科技攻关项目“珠江三角洲热带气旋暴雨预警信号发布关键技术研究”资助

THE PARALLEL COMPUTATION OF GUANGZHOU AREA NUMERICAL PREDICTION MODEL

  • 摘要: 采用消息传递方式 (MPI) 对最近发展的广州区域数值预报模式进行了并行化计算研究。根据模式的结构和计算过程特点, 模式适合采用水平分区方案进行并行计算处理。在曙光3000并行计算机上分别采用一维和二维分区并行方案实现了模式的并行化计算, 并对模式的并行效率、并行加速比和并行通讯时间百分比等做了测试。对测试结果的分析表明:采用8个CPU时, 两种方案都能在1 h内完成72 h的预报, 一维分区方案的并行效率则保持在90 %左右, 可以满足业务运行需要。当模式使用8个以上CPU时, 通讯时间迅速增加并超过了计算时间的50%, 模式并行效率明显下降。CPU相同时, 模式一维分区并行方案比二维分区并行方案并行效率高且实现起来简单。
  • 图  1  模式的垂直分层示意图

    图  2  模式变量水平网格示意图

    图  3  模式一维Y方向分区并行方案 (a) 和二维X-Y方向分区并行方案 (b)

    表  1  广州曙光3000并行机上模式一维Y方向分区和二维X-Y方向分区的并行测试结果

  • [1] 陈国良.并行计算--结构·算法·编程.北京:高等教育出版社, 1999.
    [2] Xue Jishan, Wang Kangling, Wang Zhiming, et al. Test of a tropical limited area numerical prediction model including effect of real topography. Advances in Atmosphereic Sciences, 1988, 5: 1-23. doi:  10.1007/BF02657341
    [3] 薛纪善, 林俊杰, 王康玲.高分辨率有限区域数值预报模式的省时显式积分.大气科学, 1995, 19(2):165-175. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK502.004.htm
    [4] 薛纪善, 王康玲, 何安国.热带有限区域数值预报模式的升级及在台风预报中的应用.热带气象学报, 1996, 12(2):97-104. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-RDQX602.000.htm
    [5] 矫梅燕, 李国杰, 林洪.原始方程模式多处理器的并行计算方案设计及试验.大气科学, 1995, 19(5):623-630. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DQXK505.011.htm
    [6] 张宝琳, 袁国兴, 刘兴平, 等.偏微分方程并行有限差分方法.北京:科学出版社, 1994.
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出版历程
  • 收稿日期:  2003-01-27
  • 修回日期:  2004-03-17
  • 刊出日期:  2004-10-31

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