基于国产超算改进高分辨率地球系统模式臭氧模拟的方法
申请人信息
- 申请人:中国海洋大学
- 申请人地址:266100 山东省青岛市崂山区松岭路238号
- 发明人: 中国海洋大学
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 基于国产超算改进高分辨率地球系统模式臭氧模拟的方法 |
| 专利类型 | 发明申请 |
| 申请号 | CN202311654525.2 |
| 申请日 | 2023/12/5 |
| 公告号 | CN117669201A |
| 公开日 | 2024/3/8 |
| IPC主分类号 | G06F30/20 |
| 权利人 | 中国海洋大学 |
| 发明人 | 高阳; 寇文彬; 郭修文; 程文轩; 张绍晴; 刘钊; 陆海天; 李晨霖; 高会旺 |
| 地址 | 山东省青岛市崂山区松岭路238号 |
摘要文本
本发明提供了一种基于国产众核异构超算的高分辨率地球系统模式优化、自动存储可视化和臭氧改进的方法, 涉及高性能计算技术领域，同时包括对大气污染物臭氧模拟的改进，以及存储和数据处理的自动化。本发明基于国产众核异构超级计算机，针对高分辨率地球系统模式研发的迫切需求，通过模式移植、代码优化和参数化方案改进，在国产众核异构超算平台上进行高分辨率地球系统模式大气化学模块的移植优化。通过本发明的技术方案，提高了高分辨率地球系统模式运行效率，降低了地球系统模式的臭氧模拟偏差，改进了臭氧模拟能力，增强了大气污染预测的可信度。同时，可快捷浏览高分辨率地球系统模式的结果，便于快速识别大气臭氧污染及成因。。微信公众号马克 数据网
专利主权项内容
1.一种基于国产超算改进高分辨率地球系统模式臭氧模拟的方法，其特征在于, 具体包括以下步骤：S1准备输入数据：创建大气化学组件集，生成高分辨率模式的地形，准备排放数据；S2进行从核优化：将高分辨率通用地球系统模式在神威·太湖之光超级计算系统上使用众核异构处理器；编写Sunway OpenACC Fortran代码来实现MPE和CPE之间的通信，修改包括physics_types.F90、viscosity_mod.F90和aero_model.F90大气化学以及动力学过程的代码，进行异构优化；S3测试从核优化速度：针对大气分量包括CAM_run1、CAM_run2、CAM_run3和CAM_run4四个步骤中大气化学以及动力学过程的代码，在对从核进行优化后，给出这四个步骤在大气中每个时间步的平均、最大和最小运行时间；时间步为15分钟，共模拟24个时间步，即6小时，测试基于4096个核心组的运行速度；对于打开和关闭大气化学模块，模拟一模式天分别为1890秒和508秒，即每日可完成46天和170天的模拟；S4臭氧干沉降参数化方案改进：臭氧干沉降速率与空气动力学阻力/>、粘性副层阻力/>和冠层阻力/>有关；在植被覆盖区域，臭氧干沉降速率受冠层阻力/>或冠层导度/>调控；冠层导度/>取决于气孔导度/>和叶片角质层导度/>；S5存储自动化：高分辨率地球系统模式输出臭氧小时结果，按天保存为NetCDF文件，外接网络附属存储NAS系统，同时设计脚本，每运行完一个月模拟值自动将输出文件转移到NAS中存储；S6输出结果可视化：利用气候数据处理工具CDO将模式输出结果进行变量抽取，利用美国大气研究中心开发的科学数据计算和可视化工具NCL的ESMF命令进行插值，将高分辨率模式输出的不规则网格插值成规则网格，分辨率为0.25度，并创建系列NCL脚本，自动绘制时间序列图、空间分布图、散点图、箱型图，对模式结果进行展示；S7模式评估：下载处理中国环境监测总站、欧洲监测和评估计划，美国空气质量系统和清洁空气状况与趋势网络的臭氧小时数据，将其插值为0.25度网格，计算臭氧日最大8小时浓度MDA8，并与模式数据对比评估，通过图形展示。