西南区域气象中心IBM 高性能计算机管理及应用

为了满足西南区域气象中心数值模式对高性能计算资源的需求,四川省气象局建设了IBM Flex P460高性能计算机系统,该系统为西南区域气象中心数值预报系统的业务运行和研发提供了稳定可靠的高性能计算和存储资源,同时带动区域中心其他省份的计算能力和资料共享质的飞跃。本文首先介绍了系统架构和管理方法,然后将系统扩容过程进行了详细分析,最后介绍了业务模式应用情况。      

数值预报云

<正>数据值预报云是一个基于国家级业务系统体系,结合全国最强的数值预报研发和业务能力的多家单位的研究成果,采用互联网络为传输途径,爱用大数据以及云技术等先进技术进行共享;同时创建众创平台,实现对数值预报模式以及应用提供持续不断的技术创新力量,气象行业技术创新,行业与行业之间的技术碰撞,大数据之间的技术碰撞,促     

中国气象应用网格

"中国气象应用网格"是国家863重大专项支持的一个应用网格项目,主要针对中国气象局计算资源及科研人员分散在全国各地,气象预报面向政府、社会和公众服务的特点,建立了连接中国气象局行业内部和国防科技大学等单位在内的跨地域网格平台;在该网格平台上建立全面支持我国新一代中尺度数值天气预报系统的协同攻关环境和基于GRAPES的中尺度有限区数值天气预报业务系统,实现了应用层面的互联互通、资源共享和协同工作,提高气象部门的资源利用率、业务预报和自动化水平."中国气象应用网格"包括网格中尺度数值预报模式GRAPES、网格门户、网格计算、资源和服务共享平台、基于Ganglia的网格资源监控、数值天气预报控制界面、气象预报产品发布和可视化、源代码管理系统、网格用户注册与管理等系统.     

中国气象应用网格

“中国气象应用网格”是国家863重大专项支持的一个应用网格项目，主要针对中国气象局计算资源及科研人员分散在全国各地，气象预报面向政府、社会和公众服务的特点，建立了连接中国气象局行业内部和国防科技大学等单位在内的跨地域网格平台；在该网格平台上建立全面支持我国新一代中尺度数值天气预报系统的协同攻关环境和基于GRAPES的中尺度有限区数值天气预报业务系统，实现了应用层面的互联互通、资源共享和协同工作，提高气象部门的资源利用率、业务预报和自动化水平。“中国气象应用网格”包括网格中尺度数值预报模式GRAPES、网格门户、网格计算、资源和服务共享平台、基于Ganglia的网格资源监控、数值天气预报控制界面、气象预报产品发布和可视化、源代码管理系统、网格用户注册与管理等系统。     

宁波气象保障业务知识库的设计与实现

介绍了宁波气象保障业务知识库的设计背景及实现技术,详细介绍了知识库设计流程、基本功能和应用场景。系统整合宁波气象保障业务材料,通过提炼与分类,利用图片、文档、视频等多种知识载体搭建了一个包含网页端和手机端的知识共享与交流的平台。通过这种方式,实现知识的有效管理、促进知识流动与应用,有利于促进协作与沟通,从而提高宁波气象保障业务整体水平。     

辽宁省气象网络计算应用系统的设计与实现

针对辽宁省气象部门计算资源整合、共享和管理的需求,提出了一个省级气象网络计算应用系统的设计方案.利用网格计算技术,建立一个辽宁省级高性能计算资源整合与管理平台,希望实现省级气象系统内资源充分共享,从而提高现有资源的利用率和地方预报业务的深入开展.设计方案分为用户接口、网格管理、高性能计算机本地管理等层次.对于异构计算资源的整合需要,提出了全局一致的集中式用户管理、元调度作业管理器方案,并根据业务需求,进行了系统实现.该系统为辽宁省天气数值预报业务提供了及时、有效的支持保障作用.     

华南区域大气成分业务数值预报GRACEs模式系统

总结了华南区域大气成分数值预报GRACEs模式系统的业务发展进程,系统介绍了GRACEs模式的计算域、气象驱动场、输入排放源、计算平台与产品应用,报告了GRACEs模式的业务预报性能。概述了国内外大气成分数值预报模式的发展现状与趋势,介绍了新版CMAQ模式Ver5.1的化学机理,及其在光化学、气溶胶化学、源排放、化学与气象双向反馈机制等方面的重要更新。GRACEs模式系统预期将在本地精细化气象模式、污染源本地化、化学机理以及初始场同化等方面进一步研究,深入开展华南区域"一体化"大气成分模式系统的研发与应用。     

超大城市观测数据系统平台设计与实现

为收集管理应用新型地基遥感设备观测的海量、多源、实时数据，中国气象局气象探测中心设计并搭建了超大城市观测数据系统平台。系统基于主流Web开发技术和分布式列存储集群方式MySql数据库，具备数据实时传输、监控、存储、分析、显示和共享等功能，实现了新型地基遥感观测数据管理规范化、产品服务多样化、资料共享便捷化。该系统平台既提高了新型地基遥感设备数据的支撑保障能力，同时分钟级廓线数据产品满足了短临天气预报对实时数据的高时效需求。目前，平台已在部分城市中推广应用，为地基遥感设备业务化运行提供全面的平台支持。     

华云信息技术工程有限公司主营业务简介

正华云信息技术工程有限公司(以下简称"华信公司")主营业务以气象业务软件产品研发、系统集成与运维服务、气象信息增值服务为三大线。ü气象业务软件产品研发华信公司的软件业务为3+2模式,以气象大数据平台、气象通信平台和监控平台为依托,在这三个基础平台之上构建两类业务系统,预报类(包括人工影响天气业务系统、精细化预报业务系统)业务系统和数据可视化共享业务系统(包括气象业务内网系统和气象一体化业务系统)。     

基于B/S架构的气象科技管理信息系统

根据气象科技管理工作的实际需要,综合运用软件工程的观点、方法分析了气象科技管理信息系统的需求,完成了系统功能模块设计、逻辑设计,开发基于B/S(Browser/Server)模式、运用JAVA、JSP(Java Server Page)、JFree Chart、POI等技术实现的气象科技管理信息系统(简称HNMSTMIS),实现了气象科技信息资源的共享和气象科技管理业务的网络运行,具有网上在线申报、成果评分、信息检索、统计分析、上传下载、图表显示等功能,建成了精简、高效的网上管理运作模式和气象科技工作流程管理平台。该系统不仅在内部实现了信息共享和业务网络化管理,而且通过Web实现与外界的信息交换,为各类用户迅速提供了全面、准确的信息服务,具有完善的服务功能、较强的实用性和可操作性。该系统已在河南省气象科技管理工作中应用,并已推广到云南省气象局等部门,取得了较明显的社会和经济效益。     

国家气象计算网格的设计与建立

气象部门内高性能计算资源与支持能力具有地域分布不均匀的特点,地方部门与国家级单位相比,在资源丰富程度和开发应用水平上都存在较大差距。针对气象部门国家级、地方单位的资源整合、共享和管理的需求,该文提出了一个国家气象计算网格的设计方案。设计方案采用国家级、区域、省级三级节点布局,通过跨广域范围的气象宽带网互联,基于整合的资源平台设置了资源管理、应用服务和用户接口等功能层模块。利用UNICORE等关键技术,开发实现了气象计算网格软件模块。建成了一个全国分布的6个网格节点,提供网格中间件和定制业务运行两种资源共享服务方式。业务运行以来,为资源匮乏地区的气象用户共享分发预报服务产品,为当地的减灾防灾工作做出了贡献。     

高性能计算技术在气象领域的应用

高性能计算通过应用超级计算机与并行处理技术解决复杂的计算问题,是信息技术发展比较迅猛的领域之一。气象应用始终是高性能计算的重要领域,高性能计算技术有效地解决了高分辨率、高精度气象数值预报模式发展限制,在气象预报预测业务中发挥着核心支撑作用。数十年以来,由于数值天气模式研究和业务运行对计算资源的强烈需求,国内外气象领域高性能计算机及应用迅速发展起来。气象领域对高性能计算能力及系统的可靠性需求日益提升。高性能计算技术将与气象预报应用日益融合,相互影响促进,不断创新发展。为满足气象预报预测业务和科研工作需求,中国气象部门将进一步提升高性能计算能力,并致力于优化集约高性能计算系统布局,高效管理计算资源,发挥最大效益。     

气象高性能计算应用服务环境适应性研究

为满足气象数值模式业务系统对高性能计算应用服务环境不断增长的需求,提供数值模式稳定、高效运行的应用平台,开展了气象高性能计算应用服务环境建设工作。对应用需求进行了深入分析,规划设计并初步实施了建设方案,主要包括系统与应用流程统一规划、模式软件应用框架构建等内容。为气象数值模式业务及科研工作的开展提供了有力的技术支撑和保障。     

北京气候中心CMIP6数据共享平台及应用

为保障北京气候中心（Beijing Climate Center,BCC）气候模式在第6次耦合模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project Phase 6,CMIP6）中的大量试验数据产品面向国内外实现共享,建立了试验数据共享平台。由于模式试验数据具有数据量大、要素种类繁多、元数据多样等特征,为提供高效的数据管理,平台采用分布式存储架构,数据通过气候模式输出重写（climate model output rewriter,CMOR）软件进行格式规范,并实现基于THREDDS（thematic real-time environmental distributed data services）的数据组织与共享。在平台建设及软件设计部署等层面,充分考虑数据安全。该平台实现BCC 3个模式约190 TB的试验数据稳定、高效共享,为国内外气候变化领域科研工作者提供获取数据的方便快捷途径与方法,成为推动我国气候模式国际应用的有力技术手段。     

基于网格计算的MM5系统在青藏高原地区的应用

论述了网格计算技术及其在气象领域的应用,指出网格的最终目标是资源共享和协同工作。在简述青藏高原地区中尺度数值模式系统建设的基础上,从模式背景、MM5应用系统建设的关键问题及技术路线、科研开发与业务化方案设计、模式的动力和物理方案及预报产品等方面介绍了青藏高原基于网格计算的MM5应用系统,并给出该系统在2006年业务试运行的检验结果,在此基础上总结了基于网格计算的应用系统在资源共享方面的效果。聚合主要高性能计算机系统的计算能力,构建一个国家级气象高性能计算机管理与应用网络平台,实现多集群系统的网格化全局管理和资源共享,不仅使参加网格计算项目的各个网格用户通过浏览器随时随地、安全、方便地访问网格上的计算、存储、数据和程序资源以及享受网格提供的各种服务,而且使研究开发人员不受计算机平台与地域的限制,即可选取所关心的预报区域、预报时效、时间步长、物理过程参数化方案等对数值模式本地化,同时解决了经济条件相对落后地区计算资源不足的问题,为高原地区气象部门探索研究资源共享的管理制度和运行机制创造了条件。     

基于网格计算的MM5系统在青藏高原地区的应用

论述了网格计算技术及其在气象领域的应用,指出网格的最终目标是资源共享和协同工作.在简述青藏高原地区中尺度数值模式系统建设的基础上,从模式背景、MM5应用系统建设的关键问题及技术路线、科研开发与业务化方案设计、模式的动力和物理方案及预报产品等方面介绍了青藏高原基于网格计算的MM5应用系统,并给出该系统在2006年业务试运行的检验结果,在此基础上总结了基于网格计算的应用系统在资源共享方面的效果.聚合主要高性能计算机系统的计算能力,构建一个国家级气象高性能计算机管理与应用网络平台,实现多集群系统的网格化全局管理和资源共享,不仅使参加网格计算项目的各个网格用户通过浏览器随时随地、安全、方便地访问网格上的计算、存储、数据和程序资源以及享受网格提供的各种服务,而且使研究开发人员不受计算机平台与地域的限制,即可选取所关心的预报区域、预报时效、时间步长、物理过程参数化方案等对数值模式本地化,同时解决了经济条件相对落后地区计算资源不足的问题,为高原地区气象部门探索研究资源共享的管理制度和运行机制创造了条件.     

长江三角洲气象数据实时共享技术研究与实现

通过基于数据超市理念的气象数据实时共享技术研究,首次建成上海、浙江、江苏、安徽三省一市间互联互通的长江三角洲(长三角)气象数据实时共享平台。该平台设计并使用标准规范体系,建立基于分布式的数据管理模式,采用多层系统架构,实现物理上分布、逻辑上统一的长三角区域气象数据资源组织与共享。能有效支持短临天气预报对实时数据的高时效要求,支持灾害性天气移动观测、加密观测业务的数据共享,提高气象数据实时共享效率,降低数据更新分发的难度。     

国家级气象高性能计算机管理与应用网络平台设计

该文首先介绍了国家气象信息中心在高性能计算能力建设方面的成就及存在的一些问题, 阐述了计算网格的主要思想和技术特点, 并具体介绍了国家级气象高性能计算机管理与应用网络平台的架构和采用的主要技术路线和方法。     

基于数据湖的智能网格气象预报业务产品服务模式初探——以江西省为例

随着智能网格业务不断发展,智能网格气象预报业务产品种类、数量日益增长,给产品的存储管理带来挑战。针对江西省智能网格气象预报业务产品收集及存储现状,采用PostgreSQL、Kibana、Elasticsearch等开源技术,提出了基于气象大数据云平台的气象数据湖建设思路,实现产品集中存储和管理,并提供统一共享服务,解决了海量多源数据产品存储、管理和共享等技术难题,为业务用户能够高效共享和应用数据产品提供数据环境支撑。     

全国综合气象信息共享平台架构设计技术特征

全国综合气象信息共享平台（CIMISS）是依托天气雷达数据共享平台工程项目建成的国省统一数据环境,实现各类气象数据的规范管理,直接支撑气象业务应用。该文介绍了CIMISS架构设计及核心内容,结合业务应用效果的实例分析,阐述架构设计如何有效提升数据和应用的集约高效。借鉴企业架构（EA）方法,建立了业务架构、数据架构、应用架构、技术架构和标准规范体系。采用一系列架构优化设计,包括实现元数据统一管理同步、数据质量控制、统一业务监控、异构数据库统一数据服务、优化信息流程、分层设计和集群技术应用等,满足CIMISS标准性、扩展性、稳定性等需求,获得良好的全流程数据服务时效,核心资料接收入库总耗时均小于3 min,数据访问效率较国家级气象资料存储检索系统提升2~5倍。继承现有CIMISS架构设计成果,正在设计中的气象大数据平台整体技术架构将向云平台、分布式存储等新技术升级。