本文选取GRAPES_MESO(Global/Regional Assimilation PrEdiction System-Mesoscale version)模式和WRF(Weather Research and Forecasting Model)模式在国产鲲鹏(KUNPENG)平台上开展数值模式计算特征分析,并与英特尔(X86)平台进行对比,...本文选取GRAPES_MESO(Global/Regional Assimilation PrEdiction System-Mesoscale version)模式和WRF(Weather Research and Forecasting Model)模式在国产鲲鹏(KUNPENG)平台上开展数值模式计算特征分析,并与英特尔(X86)平台进行对比,探讨数值模式在鲲鹏平台上资源使用、计算瓶颈、热点函数等方面的改进空间。结果表明:经过适配后,两个模式在国产KUNPENG平台上能得到与英特尔X86平台一致的计算结果,呈现出较好的并行扩展性;两个模式对CPU的使用率均较高,计算瓶颈主要集中在后端CPU瓶颈,对节点的整体内存使用率适当,后续优化主要集中在代码效率、算法、访存等方面。在KUNPENG平台上,可以考虑通过优化集合通信的Collective Sync、Allreduce和Wait算法,来改善GRAPES_MESO模式的MPI的通信效率;可通过优化GCR算法、以uct、ucg为代表的集合通信热点、以expf、powf等为代表的数学函数、malloc内存操作等热点函数对GRAPES_MESO模式进行优化。展开更多
基于GRAPES区域中尺度数值预报系统(GRAPES_MESO),针对700 h Pa、500 h Pa和200 h Pa的位势高度场H,温度场T,风场纬向分量U,经向分量V和地面降水场,在给定的模式物理过程下,分别考察了时间步长和空间分辨率对于模式预报效果的影响。研...基于GRAPES区域中尺度数值预报系统(GRAPES_MESO),针对700 h Pa、500 h Pa和200 h Pa的位势高度场H,温度场T,风场纬向分量U,经向分量V和地面降水场,在给定的模式物理过程下,分别考察了时间步长和空间分辨率对于模式预报效果的影响。研究结果表明,空间分辨率(0.3°×0.3°)相同时,各变量在不同层次的预报几乎都存在最优时间步长使得预报技巧最高,初步说明最优时间步长理论在复杂的偏微分方程组中的适用性。随后,将空间分辨率为0.3°×0.3°时最优时间步长(240 s)的预报结果与当前业务中(空间分辨率为0.15°×0.15°、时间步长为90 s)的预报结果进行比较,发现前者的变量H、T、U、V和地面降水场的预报技巧均高于后者,表明并不是空间分辨率越高预报效果越好。展开更多
本文将NASA(National Aeronautics and Space Administration)/Goddard长波辐射方案引入到GRAPES_Meso(Global/Regional Assimilation and PrEdiction System Meso)模式中,对2006年4月中国地区进行了一个月的模拟试验,并与相应的NCEP(Na...本文将NASA(National Aeronautics and Space Administration)/Goddard长波辐射方案引入到GRAPES_Meso(Global/Regional Assimilation and PrEdiction System Meso)模式中,对2006年4月中国地区进行了一个月的模拟试验,并与相应的NCEP(National Centers for Environmental Prediction)再分析资料进行了对比分析。试验结果表明:在模拟区域内,使用GRAPES Meso模式进行24h、48 h预报得到的晴空大气顶向外长波辐射通量(the clear sky outgoing longwave radiation flux,OLRC)、地面接收到向下长波辐射通量(the clear sky downward longwave radiation flux at ground,GLWC)分布形势与NCEP再分析资料具有较好的对应关系;模式预报24 h、48 h OLRC和NCEP再分析资料月平均误差百分比控制在-10%^+10%以内,GLWC月平均误差百分比比OLRC略大,但总体上两者误差都在合理和可接受范围之内。OLRC和GLWC 24 h、48 h的预报和NCEP再分析资料的逐日距平相关系数及标准误差的对比显示,模式24 h预报OLRC、GLWC的距平相关系数月平均值分别为0.96、0.98,标准误差月平均值分别为24.54 W m^(-2)、27.23 W m^(-2);模式48 h预报OLRC、GLWC的距平相关系数月平均值分别为0.9521、0.9804,标准误差月平均值分别为22.43 W m^(-2)、27.64W m^(-2)。总体上,模式24 h、48 h预报OLRC和GLWC的距平相关系数都在0.93以上,标准误差都在31 W m^(-2)以内,且GLWC预报和NCEP再分析资料的相关性比OLRC略好,OLRC预报与NCEP再分析资料的的标准误差比GLWC略小。通过和RRTM长波辐射方案对比可知,两者的预报水平基本一致。本文研究结果表明,引入NASA/Goddard长波辐射方案后的GRAPES_Meso模式整体上能够较好地预报OLRC和GLWC,该辐射方案可以作为模式GRAPES_Meso的备选辐射方案之一。展开更多
文摘本文选取GRAPES_MESO(Global/Regional Assimilation PrEdiction System-Mesoscale version)模式和WRF(Weather Research and Forecasting Model)模式在国产鲲鹏(KUNPENG)平台上开展数值模式计算特征分析,并与英特尔(X86)平台进行对比,探讨数值模式在鲲鹏平台上资源使用、计算瓶颈、热点函数等方面的改进空间。结果表明:经过适配后,两个模式在国产KUNPENG平台上能得到与英特尔X86平台一致的计算结果,呈现出较好的并行扩展性;两个模式对CPU的使用率均较高,计算瓶颈主要集中在后端CPU瓶颈,对节点的整体内存使用率适当,后续优化主要集中在代码效率、算法、访存等方面。在KUNPENG平台上,可以考虑通过优化集合通信的Collective Sync、Allreduce和Wait算法,来改善GRAPES_MESO模式的MPI的通信效率;可通过优化GCR算法、以uct、ucg为代表的集合通信热点、以expf、powf等为代表的数学函数、malloc内存操作等热点函数对GRAPES_MESO模式进行优化。
文摘基于GRAPES区域中尺度数值预报系统(GRAPES_MESO),针对700 h Pa、500 h Pa和200 h Pa的位势高度场H,温度场T,风场纬向分量U,经向分量V和地面降水场,在给定的模式物理过程下,分别考察了时间步长和空间分辨率对于模式预报效果的影响。研究结果表明,空间分辨率(0.3°×0.3°)相同时,各变量在不同层次的预报几乎都存在最优时间步长使得预报技巧最高,初步说明最优时间步长理论在复杂的偏微分方程组中的适用性。随后,将空间分辨率为0.3°×0.3°时最优时间步长(240 s)的预报结果与当前业务中(空间分辨率为0.15°×0.15°、时间步长为90 s)的预报结果进行比较,发现前者的变量H、T、U、V和地面降水场的预报技巧均高于后者,表明并不是空间分辨率越高预报效果越好。
文摘本文将NASA(National Aeronautics and Space Administration)/Goddard长波辐射方案引入到GRAPES_Meso(Global/Regional Assimilation and PrEdiction System Meso)模式中,对2006年4月中国地区进行了一个月的模拟试验,并与相应的NCEP(National Centers for Environmental Prediction)再分析资料进行了对比分析。试验结果表明:在模拟区域内,使用GRAPES Meso模式进行24h、48 h预报得到的晴空大气顶向外长波辐射通量(the clear sky outgoing longwave radiation flux,OLRC)、地面接收到向下长波辐射通量(the clear sky downward longwave radiation flux at ground,GLWC)分布形势与NCEP再分析资料具有较好的对应关系;模式预报24 h、48 h OLRC和NCEP再分析资料月平均误差百分比控制在-10%^+10%以内,GLWC月平均误差百分比比OLRC略大,但总体上两者误差都在合理和可接受范围之内。OLRC和GLWC 24 h、48 h的预报和NCEP再分析资料的逐日距平相关系数及标准误差的对比显示,模式24 h预报OLRC、GLWC的距平相关系数月平均值分别为0.96、0.98,标准误差月平均值分别为24.54 W m^(-2)、27.23 W m^(-2);模式48 h预报OLRC、GLWC的距平相关系数月平均值分别为0.9521、0.9804,标准误差月平均值分别为22.43 W m^(-2)、27.64W m^(-2)。总体上,模式24 h、48 h预报OLRC和GLWC的距平相关系数都在0.93以上,标准误差都在31 W m^(-2)以内,且GLWC预报和NCEP再分析资料的相关性比OLRC略好,OLRC预报与NCEP再分析资料的的标准误差比GLWC略小。通过和RRTM长波辐射方案对比可知,两者的预报水平基本一致。本文研究结果表明,引入NASA/Goddard长波辐射方案后的GRAPES_Meso模式整体上能够较好地预报OLRC和GLWC,该辐射方案可以作为模式GRAPES_Meso的备选辐射方案之一。
