冬奧會和高性能計算的關(guān)系我藏不住了...
冬奧會賽程已經(jīng)接近尾聲,不知道大家有沒有關(guān)注各位選手的奧運(yùn)村Vlog。
小鯤在某站上看到很多選手對北京冬奧會贊不絕口,衣食住行、比賽場地、冰墩墩以及展現(xiàn)的“黑科技”都讓外國運(yùn)動員各種曬,各種炫耀。
其中有個黑科技牢牢地吸引住了小鯤的視線,他就是“百米級尺度、分鐘級更新”的天氣監(jiān)測。
看到這個黑科技的名字,小鯤的職業(yè)雷達(dá)就在狂響,五個大字在頭上具現(xiàn)化:
高!性!能!計!算!
是的,冬奧會如此高標(biāo)準(zhǔn)氣象監(jiān)測的背后離不開高性能計算的支撐。
為什么需要精準(zhǔn)預(yù)測
天氣?
? 冬奧會順利舉辦需要精密的天氣監(jiān)測
在冬奧會歷史上,從未有過在大陸性季風(fēng)氣候帶舉辦的先例,而北京冬奧會是第一次。
在這樣的條件之下,我們更加需要對風(fēng)和溫度的精準(zhǔn)監(jiān)測及預(yù)報。
? 運(yùn)動員需要精準(zhǔn)天氣預(yù)告
以自由式滑雪空中技巧賽為例,男子運(yùn)動員的時速需要達(dá)到70邁才能夠完成特定難度的技術(shù)動作,多一邁、少一邁,對這一跳的成功率都會有影響。
我國滑雪名將徐夢桃在平昌冬奧決賽中就曾遭遇強(qiáng)逆風(fēng),因起滑速度不夠導(dǎo)致“三周跳”技術(shù)動作出現(xiàn)嚴(yán)重失誤,最終憾失獎牌。
如果能夠提前掌握雪道的每一個位置的溫度、風(fēng)速、風(fēng)向等信息,就能根據(jù)安排做出精準(zhǔn)的動作,取得更好的成績。
精準(zhǔn)預(yù)測天氣需要的
計算量到底有多大?
往屆冬奧會,客觀氣象預(yù)報基本以千米網(wǎng)格為主,時間更新頻率是半小時至1小時。
而北京冬奧會高精度氣象預(yù)報的空間網(wǎng)格距最高是67米,時間更新頻次最高是10分鐘。
氣象局會把某一區(qū)域的大氣分割成一個個立方網(wǎng)格,基于之前導(dǎo)入的參數(shù)和物理規(guī)律,模擬它們之間的相互運(yùn)動趨勢。
要做到更高精度的模擬,就要把立方網(wǎng)格切得更細(xì),時間片段也要截得更碎,但這樣一來,運(yùn)算量就會發(fā)生指數(shù)級飆升。
此次北京氣象局搭建了由800臺服務(wù)器組成的高性能計算系統(tǒng),滿足了7×24小時無休的天氣、氣候及環(huán)境的氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。實現(xiàn)了氣象預(yù)報的大升級。
該高性能計算系統(tǒng)1分鐘的運(yùn)算成果,換到家用計算機(jī)計算則需要1年的時間。這其中的計算量可想而知。
云化氣象監(jiān)測,賦予
超強(qiáng)計算能力
氣象數(shù)據(jù)的特點之一是龐雜且數(shù)據(jù)量大。所以經(jīng)常會受到可用計算能力的限制。想要提高氣象監(jiān)測的精確度,算力就成了非常重要的一環(huán)。
早在2019年,中國氣象局曾提出的“計算”需求就包括:高性能計算系統(tǒng)峰值運(yùn)算速度要不低于8000萬億次每秒、在線存儲容量要大于12.6PB、全系統(tǒng)可用度超過99%等等。
如果在本地自建機(jī)房,就無法避免大量成本的投入。后續(xù)也沒有足夠的專業(yè)IT人員對基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行及時的運(yùn)營和維護(hù)。
面對這些問題,使用云端高性能計算或許就成了更好的選擇。
北鯤云一站式云超算平臺
北鯤云一站式云超算平臺持續(xù)助力氣象學(xué)研究。
基于MOM5全球海洋-海冰模式,中國某局開發(fā)了海洋資料EnOI同化系統(tǒng),可實現(xiàn)對衛(wèi)星海表溫度資料和衛(wèi)星高度計資料的同化。
中國某局使用北鯤云一站式超算平臺最新的960個CPU運(yùn)行該全球同化系統(tǒng),12個小時即可完成未來一個月的海洋預(yù)報工作。
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