高性能计算系统性能评测方法及其应用

为满足国家级气象数值模式业务系统对高性能计算资源不断增长的需求,提供规模更大、性能更优的高性能计算支撑平台,在高性能计算系统引进工作中开展了基于气象数值模式应用的高性能计算系统性能评测技术研究。该文将行业标准与实际业务应用相结合,设计了高性能计算系统性能评测方案,建立了中国气象局气象行业高性能计算系统性能评测模型。共选取10个测试程序,分别对单节点性能、网络性能和加速比等8个指标进行了测试和量化评分,并对主要测试结果中具有代表性的气象要素场进行了物理意义合理性检查。评测结果表明:评测方案设计合理,评测模型研究取得较好效果,保障了高性能计算系统引进工作顺利完成。     

滨州市冰雹灾害特征分析及区划研究

根据滨州市1983~2016年7个国家自动站、91个乡镇冰雹灾害(以下简称雹灾)资料,用最小二乘法、MannKendall非参数检验、t-滑动检验等方法对冰雹特征进行分析;以灾损指数为指标基于GIS平台对雹灾进行区划。结果表明:(1)滨州市年雹灾频次年际间变化起伏较大,总体为缓增趋势,2003年前后为显著性突变点变化趋势剧增。(2)滨州市雹灾频次月分布具有明显的不均匀性,总体趋势呈抛物线型。(3)滨州市雹灾出现频次地域差异较大,东部沿海地区为多发区,中部地区为低发区。(4)滨州市冰雹重灾区出现在滨州北部沾化区,中灾区出现在博兴县、惠民中西部及沾化—无棣交界地带,轻灾区分布在无棣—阳信—惠民北部地区及滨城、邹平大部分地区。     

基于地理国情普查成果的城市建成区绿化覆盖快速化提取研究

城市绿化覆盖是地表自然要素的重要指标,也是城市生态文明的体现,随着城市化的高速发展及环境变化,城市绿化空间分布及其使用功能受到高度重视。据此,作为地理国情普查拓展调查内容,基于地理国情普查成果,应用国产遥感卫星影像数据,采用遥感影像处理技术、城市绿化覆盖自动提取技术和景观格局分析技术,快速提取了城市建成区绿化覆盖现状并开展景观格局分析。所提方法可快速、全面地研究城市绿化用地组成及景观格局,评价城市绿地分布的合理性,为城市绿地空间布局优化提供建议,为城市绿地规划建设提供科学数据,为政府城市管理提供决策依据。     

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。     

蒸发专用雨量器雨量误差的分析

本文根据观测规范中“为了计算蒸发量准确和方便起见,在多雨季节应增设一个蒸发用的雨量器”的规定.于1999年6月安装蒸发专用雨量器,并进行对比观测,将定时日雨量(下称R日)和蒸发专用雨量(下称R蒸)进行比较,从两者的差别(R日-R蒸,下称Δ)论证新装雨量器存在的必要性和降水差值的变化范围及观测中需注意的问题.……     

基于扫描法在复杂地层剖面图绘制中的应用

论述了基于扫描线填充算法的理论和适用填充剖面图的数据结构．同时应用该算法采用Delphi和OpenGL绘制了某地质工程实例的二维、三维复杂地质填充剖面图，并取得了较好效果．     

北京气候中心气候系统模式研发进展——在气候变化研究中的应用

较全面地介绍了北京气候中心气候系统模式(BCC_CSM)研发所取得的一些进展及其在气候变化研究中的应用,重点介绍了全球近280 km较低分辨率的全球海-陆-气-冰-生物多圈层耦合的气候系统模式BCC_CSM1.1和110 km中等大气分辨率的BCC_CSM1.1(m),以及大气、陆面、海洋、海冰各分量模式的发展。BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)气候系统模式均包含了全球碳循环和动态植被过程。当给定全球人类活动导致的碳源排放后,就可以模拟和预估人类活动对气候变化的影响。BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)已应用于IPCC AR5模式比较,为中外开展气候变化机理分析和未来气候变化预估提供了大量的试验数据。还介绍了BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1(m)参与国际耦合模式比较计划(CMIP5)的大量试验分析评估结果,BCC_CSM能够较好地模拟20世纪气温和降水等气候平均态和季节变化特征,以及近1000年的历史气候变化,所预估的未来100年气候变化与国际上其他模式的CMIP5试验预估结果相当。初步的分析表明,分辨率相对高的BCC_CSM1.1(m)在区域气候平均态的模拟上优于分辨率较低的BCC_CSM1.1。     

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。     

BCC_CSM模式对热带降水年循环模态的模拟

本文评估了国家气候中心发展的两个不同分辨率海—陆—气—冰多圈层耦合气候系统模式BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1 (m) 对热带降水两个年循环模态——揭示降水冬夏季节差异的季风模态和揭示过渡季节春季和秋季非对称特征的春秋非对称模态的模拟能力,讨论了模拟偏差产生的可能原因。分析结果表明,BCC_CSM1.1和BCC_CSM1.1 (m) 均能合理再现全球年平均降水的基本分布特征,也能较合理再现热带降水年循环模态的基本分布特征,尤其季风模态中降水与环流关于赤道反对称的特征;能够较合理再现春秋非对称模态与热带海洋表面温度(SST)年循环之间的关系。大气温度场、环流场以及热带SST的模拟偏差对降水季风模态有影响;热带SST年循环的偏差对降水春秋非对称模态的模拟偏差有贡献;模式分辨率对降水年循环模态的模拟也有一定影响。对比分析显示,大气模式和陆面模式水平分辨率提高之后模式在某些模拟性能上有所提高,这表现在:BCC_CSM1.1 (m) 模拟的1～12月降水气候态的空间变率更接近观测;热带海表温度年循环总体上更接近观测;模拟的热带降水年循环模态的部分特征更合理。但BCC_CSM1.1 (m) 的模拟结果相对观测仍存在较大偏差,有待进一步改进。     

海气耦合模式的优化方法研究

气候模式不断发展的同时，对高性能计算机提出了更高的要求，如何提高模式在现有计算机资源上的运行效率问题已越来越重要。文章介绍了利用编译器优化和手工优化技术对海气耦合模式进行优化试验，优化后模式运行效率提高60%，表明将这些优化方法应用到气候模式的改进工作中，可以达到较好的效果。