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物理海洋预报解决方案


海洋预报及范围比较广泛,主要包括物理海洋、海洋地质、海洋声学和海洋生物四个方面。

 

物理海洋方面包括大洋环流模式,耦合模式,气候系统模式,陆地环流模式,区域海环流模式等,涉及到的数值模式包括LICOM,ECOM,FGCOM,CSM,CCSM3,POP,MOM4,POM,ROMS,MITgcm,hycom和FVCOM等。

 

海洋地质主要涉及地震资料处理,包括叠前和叠后的特殊处理;地震资料反演,包括叠前和叠后反演;地震资料解释,包括常规地震资料解释流程、三维可视化、叠前和叠后地震属性提取;3Dmove平衡剖面制作;地震剖面、地震属性剖面、构造图、反演剖面等大型图件输出。主要5分快乐8软件 涉及Omega,Geoframe,Landmark,Epos,Jason,3Dmove(UNIX,Solaris)等。

 

海洋声学是研究声波在海洋中传播的规律和利用声波探测海洋的科学。它是海洋学和声学的前沿交叉学科。程序多由科研人员自己编写,内容涉及并行计算和数据库等。

 

海洋生物主要进行生物信息学计算以及蛋白质组学在海洋生物中的应用。涉及模式包括Phred/Phrap,BLAST,Mascot Server等。

 

下面介绍两种目前国内应用比较广泛的具有代表性的两种物理海洋模式:ROMS和FVCOM。

 

区域海洋模式ROMS

 

ROMS(Regional Ocean Modeling System)是海洋研究机构常用的区域和大洋环流模式,作为主要的海洋业务化模式之一,ROMS已经在CO-OPS开始得到大量使用,并且将其列为业务化海洋模式之一。ROMS模式采用F90/F95编写,代码结构依据网格特点编写,支持共享存储和消息传递两种多处理器体系架构,其对集群性能要求较高,具有计算密集、IO读写量较大、网络延迟带宽要求高的特点。模式依据问题规模可达到较好扩展性,规模较小时可加速到将近100core,较大时可达到400-1000core。同时,该应用也可跟气象海洋上其他模式组成耦合模式,或者作为其他气象海洋应用的驱动程序,在国内海洋机构中的应用也比较多。

 

区域海流模式FVCOM

 

FVCOM模式是由美国麻省5分快乐8大学 海洋科学和5分快乐8技术 学院海洋生态模型实验室和美国伍茨霍尔海洋研究所于2000年成功建立的具有国际领先水平的非结构网格海洋环流与生态模型。2006年由UMASS-D/WHOI模式开发团队进一步完善。此模型综合了现有海洋有限差分和有限元模型的优点,解决了数值计算中浅海复杂岸界拟合,质量守恒及计算有效性等难题,包含了干湿网络等模块。在边界处理上,FVCOM抛弃了最原始的网格划分,采用新的划分5分快乐8方法 (引入了三角形网格),实现了对于海岸的精确刻画和描述,这使得的该模式对于水位和潮汐的刻画是非常准确的。该模式适合并行计算,具有较好的扩展性。

 

 

针对海洋模式计算量大、IO读写量高、并行性和可扩展性良好等应用特点,曙光5分快乐8公司 提供专业的高性能计算解决方案,系统拓扑图如下所示:

 

高性能计算集群硬件系统主要由计算系统、网络系统和存储系统三个部分组成,其中计算系统采用x86计算刀片+GPGPU计算节点+SMP多路胖节点的混合架构,既能发挥刀片集群计算性能高、并行扩展性好的优势,又能利用最新的GPGPU大规模超并行计算的优势,最高性能可以扩展到1PFlops以上,以满足海洋模式计算量大的需求;网络系统使用Infiniband或OmniPath高速计算网络和千兆以太管理网络组成“双网”工作方式,两种网络相对独立又可以实现冗余,保证集群网络的高可靠性;存储系统使用曙光Parastor并行文件系统,可提供高达PB级别的海量存储,最高读写带宽可达1TB/s以上;备份存储使用曙光Dbstor,实现对关键作业和数据进行定期的备份功能。

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