主题报告
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中国气象局高性能计算环境
宗翔
国家气象信息中心 中国气象局 zongmy@
本文主要介绍中国气象局（CMA）高性能计算环境。首先介绍国家气象信息中心（NMIC） 情况，然后从数值预报的发展来阐述数值预报与超级计算机之间的关系。其次，介绍中国气象局 的高性能计算机，讲述中国气象局数值预报发展及计算机发展情况，以及CMA未来需求和计划。 文章还介绍了CMA的其它项目和国际合作情况。
图1、气象预报流程
根据录音和ppt文件整理,已经本人审阅
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பைடு நூலகம்
《高性能计算发展与应用》
2005 年第三期 总第十二期
图2、 中国气象局国家气象信息中心高性能计算机系统 见图2）总计算能力为23T Flops。其中有早期引进的 CRAY EL98、CRAY C92、银河、神威等，也有新引进的 IBM CLUSTER。然而，目前我们所拥有的计算能力还不 能够满足2008年奥运会的气象预报需求等新的需求，我 们还需要更大规模的计算机系统。 新引进的IBM系统性能指标如下： （1）376个P655节点、6个P690节点 （2）3200个POWER4+ CPUs （3）2套federal switch （4）30TB FastT900 盘阵 （5）峰值速度为21.5T Flops 其中，之所以采用2套federal switch，是从可靠 性的角度出发来考虑的。因为将要在这套系统上运行的 是实时业务模式，要能够进行定时、定点预报，所以对 可靠性的要求比较高。这套IBM系统既用于业务也用于科 研，其中1/3资源用作业务系统，2/3作为科研。 同时，在2004年我们为高性能计算机配置了海量存 储系统。存储系统采用HP的方案，用2个HP superdome和 4个HP rp7420作为数据处理服务器系统。该存储系统共 有12个STK带机，750TB在线容量。 4、 气象数值预报发展及计算机发展 中国气象局从1991年开始引进CRAY的Cyber992机 器，当时的预报模式是T42L9，分辨率达到320公里。 1993年引进国产银河-2，用于T63的运行。1994年到 95年又引进了Cray c92向量计算机，当时的预报模式是 T106和一个国内模式HALFS（区域预报）。从1996年开 始，中国气象局引进的机器开始从向量计算机转向了并 行计算机，这种变化对应用提出很大的挑战。1996年引 进IBM SP2计算机，用于MM5运行。1999年引进国产神威 计算机，其峰值达到384GFlops。同时引进88个CPU的 IBM SP，运行模式是T213。T213也是目前国家气象局的 主要业务模式，分辨率达到６０公里。在2002年，中国 气象局引进3台神威Cluster，峰值达到562G Flops，主 要用于气候研究，以满足人们对气候变化的日益关注。 2004年引进IBM高性能计算机系统，峰值为21T Flops， 同时引进的还有一台707GFlops的小系统。 从气象发展趋势以及高性能计算机的峰值速度统计 情况看，我们需要每3—5年引进世界先进系统，用于气 象服务研究。 5、 CMA未来需求和计划 （1）数值预报方面的未来需求和计划 首先是全球模式升级，就是从目前的T213模式升级 到T319L60。相对于T213模式，T319模式的网格划分更为 精细，分辨率也更高，对计算资源的需求也更大。 其次是资料同化技术研究，利用同化技术将卫星、 雷达资料经过处理后引入到数值预报模式，以提高数值 预报精度。利用同化技术进行数据处理是一项工作量很 大的任务，需要大量的计算资源。 第三，中尺度预报模式采用WRF模式。中国气象局 决定用WRF替代MM5来开展中尺度预报研究，并计划在 3至5年内完成从MM5到WRF的更替工作。 第四，及时预报。为了在2008年奥运会的时候能够 提供更为准确和精细的预报产品。 第五，集合预报系统建设。目前的集合预报系统 共有32个成员，所基于的预报模式是T106，今后要开展 32个样本的基于T213的集合预报研究。 （2）气候变化的需求 气候变化的需求非常之大，因此目前国家气象局高 性能计算资源的三分之一用来做气候研究。今后，我们 还将开展气候变化及其起因、气候变化综合评估、气候 与环境的交互作用、温室气体的排放及其影响评估等方 面的研究，并每年为IPCC提供气候变化报告，这都需要
1、 国家气象信息中心情况介绍 国家气象信息中心的前身是国家气象中心，现为 中国气象局独立业务中心。国家气象信息中心目前共 有256名员工，提供7*24小时服务，主要业务是通讯、 高性能计算机、网络和存储系统、数据处理和服务。中 心的主要任务一是为中国气象业务研究和发展提供一流 信息系统平台；二是加速信息共享，主要是数据、计算 机和网络资源的共享；三是作为WMO信息系统分中心（ GIS 中心），负责中国气象局与国外气象数据的交流和 交换。 2、 数值预报发展与超级计算机关系 图1简要说明了气象预报流程。该流程可以很好的 说明为什么数值预报需要计算机，为什么CMA拥有这么 强的高性能计算能力。
用 应 与 印 展 发 心编 算 计 算中 能 计 性 级 高 超 上海
气象预报分为4部分：第一部分是数据部分，也就 是观测系统。全国各省市地区都设有观测系统，包括常 规地面观测、探空观测、卫星和雷达系统。同时我们可 以同其它国家进行数据交换，获得全球气象观测资料。 这些收集到的资料在中国气象局进行数据前处理，这也 是第二部分，如数据库、归档和质量控制等。同时作为 模式运行资料，还要进行数据同化等，这需要大量的计 算机资源。第三部分是模式运行。模式的发展推动高性 能计算机的发展，模式的运行需要大量计算机资源。特 别是随着现代气象技术的发展，与其它学科如数学、物 理、化学、地球科学的结合导致了对计算机需求越来越 大。最后一部分是模式后处理。 3、 CMA的超级计算机 目前，中国气象局高性能计算机系统（具体情况