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高分辨率海气耦合模式研究

                    栏目:海洋、气象   发布时间:2015-05-25 09:37:48

1、应用领域,应用的重要性,解决国家什么重要问题?

本课题属于海洋与气候变化应用领域。

发展海气耦合系统模式,提高模式预测预估能力,不但对提高我国气候发言权具有重要的作用,而且对我国预防气候灾害具有重要的现实意义。气候系统模式是预测气候异常的重要工具,发展气候系统模式,提高气候预测预估水平,有助于增强国家气象减灾防灾的应对能力。本项目建立的高分辨率大气-海浪-海洋环流耦合模式,一方面发展高分辨率的海气耦合模式能够提高我国的气候系统模式能力,另一方面通过引入海浪的作用来完善海-气界面的通量交换和海洋混合的关键过程,提高了海气耦合模式的模拟效果和预测预估能力。

2、技术难关

主要包括两个方面:高性能计算技术和物理过程。

高性能计算技术:神威蓝光平台为我国完全自主研发的高性能计算平台,硬件和软件都是自主研发的。现有国际上通用海洋模式软件一般支持千核左右计算规模,因此项目很大工作量在于优化程序的可扩展性和并行效率。最终,海洋环流模式能够有效使用24000核计算规模,并研发出具有良好扩展性的海浪模式,运行规模可达满机131072核;通过重写IO输出接口,输出效率可提高50%以上。

物理过程:随着分辨率的提高,如何确定已有物理过程和参数化方案需要进行多次数值实验进行研究和调整;对模式的地形分辨率要求要高、水深精度要高;各分量模式的选择、耦合的技术以及通量计算都是难点。

3、应用成果描述

完成了全球大气-海浪-海洋环流耦合模式框架的移植,并分别基于POP和MOM建立了高分辨率海洋环流数值模式,又针对海浪模式特点建立了高效的并行海浪模式,这些工作为推动高分辨率模式的发展奠定了基础。

4、应用效果

实现在国产高性能计算机系统上移植开发全球大气-海浪-海洋环流耦合模式,为推动高分辨率地球系统模式的发展奠定基础,拓展国产处理器的应用。