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冬奥在即,欣逢京城瑞雪飘飘,天公作美,人心所向。人类生活在地球上,大气的活动和现象与人类的生活密切相关。

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古有诸葛亮借东风而决定战争走向,以及“早霞不出门,晚霞行千里”等谚语,而今天天气活动对于农业生产和人民的日常出行等都有着巨大的影响,天气预报越来越扮演重要角色,其准确性关系到众多民生问题。如何能精准预报成为了大气科学领域的主要科研问题之一。

预测天气离不开对流体力学的研究。流体动力学是流体力学的一个重要分支,其主要应用领域非常多样化,例如大气、交通、石油传输等。流体动力学基础方程是其理论基础,在不同领域中已经有许多求解对流方程的方法,而对流的数值模拟是流体动力学方程近似解的核心。

在大气科学中,数值天气预报是指根据大气实际情况,在一定的初值和边值条件下,通过计算机作数值计算,求解描写天气演变过程的流体力学和热力学的方程组,预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象的方法。而tracer2d算法则是一种高效、高准确的针对流体动力学的数值模拟算法,在数值天气预报中得到广泛应用。

目前,河南师范大学某课题组已经完成tracer2d算法在Fortran环境下的测试运行,证实了tracer2d算法源代码的可行性,并成功在曙光计算服务平台进行实验测试并获得优异成果!

同时,依托计算服务平台强大的算力资源,为开展数值天气预报在海量数据量的情况下的计算研究提供了更好的研究环境和实际应用环境。因计算服务的加持,气象科研乘上“东风”,加快了创新的步伐。

研究中,由于要求在多硬件平台和多开发环境下以及tracer2d正常运行的基础上,要保持甚至提高计算精度和缩短运行时间,获得优异的电子结构计算性能,因此,对计算服务平台的服务要求极为严苛。

曙光计算服务构建了算力网络体系,聚集海量算力资源,提供融合计算服务,让科研工作者能更轻松地建立更好的开发环境;而该算法的应用和推广也将为数值流体动力学方程求近似解问题提供更加有力的技术支撑。

在未来,该课题组将进一步优化tracer2d算法在曙光计算服务平台的适配和应用,使其求得的关于该领域流体动力学方程近似解保证更高程度上具有准确性,并进一步缩短tracer2d算法的运算时间。在数值天气预报领域该项目完成将会使tracer2d算法成为数值天气预报的有力工具。




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