国产高性能计算机支持北京奥运会气象服务

天气预报背后的“神算子”——国产高性能计算机支持北京奥运会气象服务


     北京奥运会能否成功举办，天气是个关键因素。为确保北京奥运会的气象服务质量，除了气象专家在辛勤工作外，还有一支特殊的队伍也在为奥运会的天气预报提供服务，那就是承担着奥运气象服务数据运算工作的高性能计算机。

    高性能计算机是如何为奥运会气象服务提供技术支持的呢？

    据北京市气象局信息网络中心主任刘旭林介绍，随着科技的发展，气象预报已经从过去主要依靠经验预报发展到现在的数值预报。而现在的气象预报与计算机密切相关的主要有三个步骤：首先是北京市气象局处理中心通过卫星、光纤网络、无线网络等通信网络获取大量气象资料；其次，处理中心通过高性能的计算机设备对获取的大量资料进行分析和处理；最后，处理中心将卫星云图、雷达资料等大量各种气象资料存放在由计算机组成的存储中心。

    “因为奥运会的天气预报是要精细到每一个场馆，而且从过去相对粗的分辨率到现在相对细的分辨率，这些工作都必须依赖高性能计算机提供技术支持。”北京市气象局副总工程师王玉彬说。

    据悉，根据奥运气象服务系统建设需要，2008年北京奥运会期间，北京市气象局气象预报需要达到每小时/每公里的预报精度。数值预报的分辨率要提高的话，就必须有高性能计算机的支持。比如说，如果将分辨率从原来的15公里增加一倍，也就是把15公里加密一倍，高性能计算机的要求计算速度就必须要提高一个数量级，这样才能满足精细化和分辨率提高以后的计算速度的要求。

    为了满足北京奥运会的运算需要，通过招标的方式，北京市气象局与曙光公司实现了强强联合。我国首个运算速度超过10万亿次的高性能计算机、曙光64位机群超级计算机4000A开进了北京市气象局，为北京奥运会气象服务提供运算支持。

    “我们在引进曙光4000A之前，数值预报的分辨率还局限在15公里，，引进了曙光4000A以后，分辨率从15公里提高到3公里，这样计算速度和时效都有了相应的提高。”王玉彬说。

    据悉，曙光64位气象专用机由128颗CPU、32个R4280节点组成，具有可自由伸缩、高度可管理、高可用、高性能价格比等诸多优点。能在竞标中一举击败IBM、HP（惠普）等国际竞争对手，是因为曙光采用了在中尺度数值天气预报领域处于领先地位的NCAR MM5模式。由于MM5中尺度数值模式可考虑高分辨的地形和陆面使用状况等重要的局地迫动因子，并可使用复杂的物理参数化方案，来研究和预测高分辨的局地中尺度天气现象，其相对于大模式的灵活性、细致性，使其应用范围迅速扩大到各种中尺度天气系统的研究，从而大大提高天气预报的准确性。

    “曙光公司一直致力于服务气象行业，推出了自己气象专用机，气象是一个技术水平比较高的行业，很多应用是基于源代码开发调整的。在这种情况下，机器的体系结构做的越透明获得性能越高。气象行业里运用高性能计算机，硬件与软件结合的需求太强了，两者必须完全紧紧地耦合在一起，这还需要大量的工作。”曙光集团副总裁聂华说。