氣象環(huán)境數(shù)值預(yù)報(bào)高性能計(jì)算項(xiàng)目案例分析

1、氣象環(huán)境數(shù)值預(yù)報(bào)高性能計(jì)算項(xiàng)目案例分析目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc530396533 1.1 數(shù)值預(yù)報(bào)領(lǐng)域研發(fā)歷程 PAGEREF _Toc530396533 h 4 HYPERLINK l _Toc530396534 1.2 數(shù)值預(yù)報(bào)領(lǐng)域典型案例 PAGEREF _Toc530396534 h 6 HYPERLINK l _Toc530396535 1.2.1 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站 PAGEREF _Toc530396535 h 6 HYPERLINK l _Toc530396536 1.2.2 北京城市氣象研究所 PAGEREF _Toc530396

2、536 h 8 HYPERLINK l _Toc530396537 1.2.3 上海臺(tái)風(fēng)氣象研究所 PAGEREF _Toc530396537 h 9 HYPERLINK l _Toc530396538 1.2.4 福建省氣象局 PAGEREF _Toc530396538 h 11 HYPERLINK l _Toc530396539 1.2.5 浙江省氣象局 PAGEREF _Toc530396539 h 12 HYPERLINK l _Toc530396540 1.2.6 河南省氣象局 PAGEREF _Toc530396540 h 13 HYPERLINK l _Toc530396541

3、1.2.7 內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象局 PAGEREF _Toc530396541 h 14 HYPERLINK l _Toc530396542 1.2.8 深圳市氣象局 PAGEREF _Toc530396542 h 16 HYPERLINK l _Toc530396543 1.2.9 重慶氣象科學(xué)研究所 PAGEREF _Toc530396543 h 17 HYPERLINK l _Toc530396544 1.2.10 青島市氣象局 PAGEREF _Toc530396544 h 18 HYPERLINK l _Toc530396545 1.2.11 舟山市氣象局 PAGEREF _Toc530

4、396545 h 19 HYPERLINK l _Toc530396546 1.2.12 國(guó)家衛(wèi)星氣象中心 PAGEREF _Toc530396546 h 20 HYPERLINK l _Toc530396547 1.2.13 江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 PAGEREF _Toc530396547 h 21 HYPERLINK l _Toc530396548 1.2.14 上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 PAGEREF _Toc530396548 h 23 HYPERLINK l _Toc530396549 1.2.15 湖南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 PAGEREF _Toc530396549 h 24 HYPERLIN

5、K l _Toc530396550 1.2.16 廣東省中山市環(huán)保局 PAGEREF _Toc530396550 h 25 HYPERLINK l _Toc530396551 1.2.17 蘇州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 PAGEREF _Toc530396551 h 26 HYPERLINK l _Toc530396552 1.2.18 中國(guó)電力科學(xué)研究院新能源所 PAGEREF _Toc530396552 h 27 HYPERLINK l _Toc530396553 1.2.19 湖南電力科學(xué)研究院 PAGEREF _Toc530396553 h 28 HYPERLINK l _Toc53039655

6、4 1.2.20 中國(guó)海洋大學(xué) PAGEREF _Toc530396554 h 29 HYPERLINK l _Toc530396555 1.2.21 中國(guó)科學(xué)院海洋研究所 PAGEREF _Toc530396555 h 29 HYPERLINK l _Toc530396556 1.2.22 浙江省海洋監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心 PAGEREF _Toc530396556 h 31 HYPERLINK l _Toc530396557 1.2.23 國(guó)家海洋局減災(zāi)中心 PAGEREF _Toc530396557 h 32 HYPERLINK l _Toc530396558 1.3 數(shù)值預(yù)報(bào)領(lǐng)域成功案例列表 P

7、AGEREF _Toc530396558 h 33數(shù)值預(yù)報(bào)領(lǐng)域研發(fā)歷程公司在氣象、環(huán)境和海洋數(shù)值預(yù)報(bào)領(lǐng)域有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，在國(guó)內(nèi)擁有眾多的客戶和良好的聲譽(yù)。在氣象、環(huán)境和海洋領(lǐng)域，有超過(guò)100套高性能計(jì)算機(jī)的成功實(shí)施案例，服務(wù)于氣象、海洋、環(huán)境監(jiān)測(cè)、軍隊(duì)氣象、民航氣象、水利、科研教育等眾多行業(yè)用戶。自2006年以來(lái)，在氣象相關(guān)行業(yè)就成立了以氣象行業(yè)首席工程師為技術(shù)核心的專家技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)（配置技術(shù)人員10名以上，以博士、碩士為主），負(fù)責(zé)對(duì)全國(guó)氣象、環(huán)境和海洋等相關(guān)行業(yè)項(xiàng)目的技術(shù)支持以及氣象行業(yè)應(yīng)用模式的研究、業(yè)務(wù)化研究工作等，在中國(guó)處于領(lǐng)先地位。氣象專家技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)研究涉及的模式有：氣象模式（包括

8、MM5、WRF、GRAPES、AREM、LAPS、ARPS、T106、CESM等）、海洋模式（包括FVCOM、ECOMSED、ECOM、POP、MOM4、MITgcm、POM等）、大氣環(huán)境模式（CMAQ、WRF-Chem、NAQPMS等），在眾多的行業(yè)項(xiàng)目中積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和強(qiáng)大的技術(shù)實(shí)力。提出的氣象、海洋模式加速比理論，在業(yè)界處于領(lǐng)先地位。2002年，研制開發(fā)并推出氣象專用機(jī)，氣象專用機(jī)是一套軟硬件一體化的中尺度氣象業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。2004年，針對(duì)北京市氣象局項(xiàng)目，聯(lián)合計(jì)算所、AMD公司，在全球率先將MM5移植到X86-64平臺(tái)，并優(yōu)化在其上的性能。并在國(guó)內(nèi)外氣象部門得以推廣。2006年，

9、與寧波氣象局合作，在國(guó)內(nèi)首次完成了WRF模式在X64-64高性能集群系統(tǒng)上的業(yè)務(wù)化移植，開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)在64位機(jī)器上做WRF模式業(yè)務(wù)化的先河。2007年，與武漢暴雨所一起，將暴雨數(shù)值預(yù)報(bào)模式（AREM）移植到并行機(jī)上并進(jìn)行性能優(yōu)化。2007年，公司與北海環(huán)境檢測(cè)中心合作，研究新一代海洋環(huán)流模式FVCOM在X64高性能計(jì)算機(jī)上的移植和優(yōu)化，在FVCOM的運(yùn)行上取得了非常好的效果，該成果已經(jīng)于2007年12月份成功應(yīng)用與天津海洋局項(xiàng)目中。2008年，公司推出基于WRF模式的針對(duì)行業(yè)中小用戶的第二代氣象專用機(jī)。2010年，和微軟一起移植WRF到WHS2008，開創(chuàng)了Windows高性能計(jì)算平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)值

10、預(yù)報(bào)的先河。2009年，與中科院大氣物理研究所合作，對(duì)氣候模式代碼在x86平臺(tái)上完成移植和性能優(yōu)化。2012年，與中科院大氣物理研究所合作，開展了空氣質(zhì)量多模式集合預(yù)報(bào)預(yù)警平臺(tái)的測(cè)試工作。2013年，與上海臺(tái)風(fēng)研究所達(dá)成戰(zhàn)略合作，雙方在高可靠數(shù)值預(yù)報(bào)、氣象專用高性能計(jì)算機(jī)方面進(jìn)行深入合作。2014年，聯(lián)合中科院大氣物理研究所、上海臺(tái)風(fēng)所開展氣象、環(huán)保行業(yè)業(yè)務(wù)專用機(jī)的研制工作，深化對(duì)氣象、環(huán)保用戶的應(yīng)用支持。2015年，與中國(guó)氣象局公共氣象服務(wù)中心，推出專業(yè)氣象一體化方案；與中科院大氣所等機(jī)構(gòu)，聯(lián)合發(fā)布“地球數(shù)值模擬原型裝置”（即“地球模擬器”項(xiàng)目）。數(shù)值預(yù)報(bào)領(lǐng)域典型案例中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站中國(guó)環(huán)境

11、監(jiān)測(cè)總站中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站成立于1980年，是國(guó)家環(huán)境保護(hù)部直屬事業(yè)單位。面對(duì)京津冀地區(qū)近年來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境空氣污染狀況，中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站積極開展區(qū)域環(huán)境污染聯(lián)防聯(lián)控和預(yù)報(bào)預(yù)警平臺(tái)建設(shè)工作，其中“區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警中心（一期）項(xiàng)目”是環(huán)保部根據(jù)大氣污染防治行動(dòng)要求針對(duì)京津冀地區(qū)嚴(yán)峻的環(huán)境空氣污染態(tài)勢(shì)緊急部署的“區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警中心建設(shè)”任務(wù)。公司憑借成熟的高性能計(jì)算機(jī)產(chǎn)品和專業(yè)的解決方案成功中標(biāo)該項(xiàng)目，為中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站開展環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)預(yù)警、污染來(lái)源解析等工作提供硬件平臺(tái)。該高性能計(jì)算機(jī)計(jì)算模塊由300片TC4600H計(jì)算刀片和2臺(tái)8路的高性能綜合處理服務(wù)器組成，總計(jì)算

12、能力超過(guò)135萬(wàn)億次，可以輕松應(yīng)對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)對(duì)于大規(guī)模浮點(diǎn)并行計(jì)算的需求。存儲(chǔ)模塊采用Parastor200并行存儲(chǔ)系統(tǒng)，總存儲(chǔ)容量超過(guò)3PB，可以滿足環(huán)保數(shù)據(jù)長(zhǎng)期存放、數(shù)值模式大規(guī)模并行IO的需求。針對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站對(duì)于節(jié)能環(huán)保的需求，提供了一套C3000水冷機(jī)柜的機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施解決方案，利用水平精確送風(fēng)、自然冷卻、水循環(huán)冷卻等技術(shù)有效降低了機(jī)房的PUE值，建成后將成為一個(gè)真正的綠色數(shù)據(jù)中心。公司跟中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所密切合作，為用戶提供了國(guó)內(nèi)最專業(yè)的空氣質(zhì)量數(shù)值模式系統(tǒng)和業(yè)務(wù)化平臺(tái)。建成后的預(yù)報(bào)預(yù)警中心須具備針對(duì)京津冀及周邊區(qū)域大氣污染過(guò)程不少于未來(lái)7天的預(yù)報(bào)預(yù)警和潛勢(shì)預(yù)測(cè)能力，以及污染源貢

13、獻(xiàn)追因能力，以支持環(huán)保部及時(shí)制訂環(huán)境應(yīng)急措施。中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站高性能計(jì)算機(jī)拓?fù)鋱D如下所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC 1中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站高性能計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D北京城市氣象研究所中國(guó)氣象局北京城市氣象研究所（簡(jiǎn)稱“城市所”）的前身為“北京市氣象科學(xué)研究所”，成立于1974年5月。1999年7月，中國(guó)氣象局與北京市人民政府共同組建“北京城市氣象工程技術(shù)研究中心”。2001年11月在國(guó)家公益類院所改革中，成為中國(guó)氣象局所屬的八個(gè)國(guó)家級(jí)專業(yè)氣象研究所之一，并更名為中國(guó)氣象局北京城市氣象研究所。城市所是我國(guó)首家專門從事城市氣象科學(xué)研究的科研機(jī)構(gòu)，主要在城市探測(cè)技術(shù)，城市氣候變化，城市中小尺度災(zāi)害性

14、天氣演變機(jī)理及精細(xì)預(yù)報(bào)技術(shù)，城市氣象要素變化與生態(tài)環(huán)境的相互作用及其對(duì)城市人類活動(dòng)的影響等方面進(jìn)行深入的、具有創(chuàng)新性的研究工作。城市所目前承擔(dān)了國(guó)家科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市科委、北京市自然科學(xué)基金等多項(xiàng)課題，并積極促進(jìn)科研成果業(yè)務(wù)化。中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式已于1999年投入業(yè)務(wù)運(yùn)行；“北京地區(qū)空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)系統(tǒng)”、“北京地區(qū)沙塵天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)”已投入北京市氣象臺(tái)日常業(yè)務(wù)；“城市規(guī)劃與氣象條件及大氣污染的相互關(guān)系研究”成果已在珠江三角洲、大連等地得到應(yīng)用；2005年由城市所與美國(guó)國(guó)家大氣中心聯(lián)合開發(fā)的短時(shí)臨近預(yù)報(bào)系統(tǒng)已經(jīng)在天津、青島等地推廣應(yīng)用，2005年6月下旬在天津舉行的“亞歐財(cái)長(zhǎng)會(huì)

15、議”、2008年8月在北京舉辦的奧運(yùn)會(huì)、2009年國(guó)慶六十周年等期間，該系統(tǒng)提供了準(zhǔn)確的對(duì)流臨近預(yù)報(bào)，受到組委會(huì)及市政府的表彰。2004年北京市氣象局購(gòu)買一套4000A高性能計(jì)算機(jī)，用于2008年北京市奧運(yùn)會(huì)期間氣象數(shù)值預(yù)報(bào)的前期研究工作。隨著氣象數(shù)值預(yù)報(bào)的精度逐步提高，以及近幾年北京及周邊區(qū)域空氣質(zhì)量的惡化影響，北京城市氣象研究所在數(shù)值預(yù)報(bào)方面對(duì)計(jì)算能力提出了更高的要求。2013年8月，城市所新購(gòu)置1套高性能計(jì)算平臺(tái)，用于中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式計(jì)算和大氣化學(xué)模式的研究，憑借綜合優(yōu)勢(shì)中標(biāo)。本系統(tǒng)采用TC4600刀片平臺(tái)，共計(jì)201臺(tái)Intel雙路刀片節(jié)點(diǎn)（采用最新的Intel Xeon E5-26

16、80v2處理器），系統(tǒng)雙精度浮點(diǎn)峰值超過(guò)90Tflops，全系統(tǒng)配置線速的56Gb FDR InfiniBand網(wǎng)絡(luò)。存儲(chǔ)系統(tǒng)配置了2套獨(dú)立的全局并行存儲(chǔ)，原則上業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和科研數(shù)據(jù)分開，保證了數(shù)據(jù)的安全和高效存取。該套集群交付使用后，北京市城市所的WRF模式水平精度將提高到1公里，并對(duì)WRF-Chem空氣質(zhì)量模式進(jìn)行業(yè)務(wù)化研究。上海臺(tái)風(fēng)氣象研究所“十二五”期間我國(guó)在氣象事業(yè)方面的研究與建設(shè)加大了投入機(jī)制，氣象事業(yè)也蓬勃發(fā)展，一大批非常專業(yè)的研究機(jī)構(gòu)涌現(xiàn)出來(lái)，中國(guó)氣象局上海臺(tái)風(fēng)研究所就是其中的杰出代表。近年來(lái)，上海臺(tái)風(fēng)所在數(shù)值預(yù)報(bào)模式、同化系統(tǒng)、精細(xì)化預(yù)報(bào)等各個(gè)領(lǐng)域都取得了非常杰出的成績(jī)，他們的

17、各種系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用在了不同地區(qū)、不同行業(yè)與氣象打交道的部門，取得了良好的社會(huì)效益。此次上海臺(tái)風(fēng)研究所高性能計(jì)算平臺(tái)的建設(shè)，要求能滿足臺(tái)風(fēng)所目前的區(qū)域模式，如開展短時(shí)天氣預(yù)報(bào)和區(qū)域天氣氣候模擬研究等主要需求，并通過(guò)超級(jí)計(jì)算技術(shù)、可視化技術(shù)、數(shù)據(jù)訪問(wèn)和管理技術(shù)為國(guó)內(nèi)氣象用戶提供最佳的整體價(jià)值。從臺(tái)風(fēng)所的業(yè)務(wù)需求中可以看出，臺(tái)風(fēng)所真正需求的是超30萬(wàn)億次高效能計(jì)算機(jī)計(jì)算資源。作為國(guó)內(nèi)知名的解決方案提供商，多年的經(jīng)驗(yàn)積累讓公司深知眾多的氣象模式以及科研需求使得系統(tǒng)對(duì)于文件系統(tǒng)有著很高的要求，除了要能夠滿足大容量和可擴(kuò)展性以外，高性能、高I/O聚合帶寬、高IOPS則是氣象業(yè)務(wù)對(duì)文件系統(tǒng)的基本要求。此外，

18、氣象歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和備份也對(duì)存儲(chǔ)容量提出了較大需求。本次為上海臺(tái)風(fēng)研究所提供的高性能計(jì)算系統(tǒng)總體架構(gòu)如下所示：該集群方案采用的TC4600刀片是公司自主設(shè)計(jì)的最新一代高密度刀片系統(tǒng)，全面支持Intel Sandy Bridge E5-2600系列CPU，并且是全球首款支持56Gbps FDR Infiniband的刀片系統(tǒng)。高密度、高效率、高性能是TC4600刀片系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，這些特點(diǎn)必將更好的服務(wù)于上海乃至全國(guó)的氣象事業(yè)，服務(wù)于人民群眾的日常生活。上海臺(tái)風(fēng)所目前運(yùn)行業(yè)務(wù)模式眾多，對(duì)于集群的作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)提出了較高需求，要求作業(yè)調(diào)度支持基于優(yōu)先級(jí)的多級(jí)別搶占和斷點(diǎn)恢復(fù)功能。公司憑借強(qiáng)大的技術(shù)研

19、發(fā)實(shí)力，成功解決了目前作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)的難題，成功支撐了上海臺(tái)風(fēng)所的業(yè)務(wù)模式運(yùn)行。在存儲(chǔ)系統(tǒng)方面，提供的支持快慢設(shè)備分級(jí)存儲(chǔ)的文件系統(tǒng)，同時(shí)兼顧了模式系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)容量和IO性能要求，得到了臺(tái)風(fēng)所用戶的高度稱贊。福建省氣象局福建省氣象局成立于1949年12月，承擔(dān)福建地區(qū)氣象監(jiān)測(cè)任務(wù)、氣候預(yù)測(cè)、天氣預(yù)報(bào)和災(zāi)害性天氣預(yù)警；開展氣候資源開發(fā)利用保護(hù)和氣候變化研究；組織開展決策氣象服務(wù)、公眾氣象服務(wù)和專業(yè)專項(xiàng)氣象服務(wù)；負(fù)責(zé)福建地區(qū)氣象災(zāi)害防御和人工影響天氣工作，參與政府氣象防災(zāi)減災(zāi)決策和規(guī)劃計(jì)劃編制；開展氣象科學(xué)研究等?！笆濉逼陂g，福建省加強(qiáng)了氣象數(shù)值預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)。在短時(shí)臨近預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)方面，建立和完善

20、了強(qiáng)對(duì)流天氣、臺(tái)風(fēng)等短時(shí)臨近預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)。通過(guò)基于多種觀測(cè)資料的快速循環(huán)同化分析預(yù)報(bào)系統(tǒng)（RUC）和新一代天氣雷達(dá)，建立實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，完善短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)，提高02小時(shí)和3小時(shí)間隔的短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)水平。在短期天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)方面，優(yōu)化中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式，加強(qiáng)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品解釋應(yīng)用，開發(fā)基于模式輸出的災(zāi)害性天氣落區(qū)客觀預(yù)報(bào)產(chǎn)品，建立災(zāi)害天氣預(yù)報(bào)模型和災(zāi)害天氣預(yù)報(bào)指標(biāo)體系，提高災(zāi)害性天氣和定量降水預(yù)報(bào)水平。通過(guò)雷達(dá)、衛(wèi)星和其它觀測(cè)資料以及數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的綜合分析，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流、暴雨、臺(tái)風(fēng)等災(zāi)害性天氣的發(fā)生發(fā)展、影響范圍、持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度變化等的精細(xì)預(yù)報(bào)和預(yù)警。在中期預(yù)報(bào)、短期氣候、大氣質(zhì)量預(yù)報(bào)方

21、面，也提出了更高的要求。面對(duì)復(fù)雜、旺盛的數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，福建省氣象局急需提高高性能計(jì)算機(jī)的性能和產(chǎn)能，支撐未來(lái)35年福建省的數(shù)值預(yù)報(bào)科研和業(yè)務(wù)運(yùn)行。福建省氣象局曾在2009年采購(gòu)1套TC2600刀片集群，與公司在業(yè)務(wù)系統(tǒng)建設(shè)和技術(shù)交流方面建立了良好的合作關(guān)系，公司優(yōu)秀的氣象行業(yè)支持能力給用戶留下了深刻印象。2013年，再次中標(biāo)福建氣象局高性能數(shù)值預(yù)報(bào)平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目，此次為用戶提供的是基于Intel E5-2600v2 Ivybrige架構(gòu)的TC4600刀片集群，總理論計(jì)算能力達(dá)到80萬(wàn)億次，配置全局共享并行存儲(chǔ)Parastor200，總存儲(chǔ)空間超過(guò)300TB。在節(jié)點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)方面，采用當(dāng)前最

22、先進(jìn)的56Gb Infiniband FDR網(wǎng)絡(luò)，為數(shù)值模式的大規(guī)模并行計(jì)算提供最高的帶寬和最低的延時(shí)性能。通過(guò)此次高性能計(jì)算系統(tǒng)升級(jí)，福建省氣象局將中尺度數(shù)值模式水平分辨率提高到1公里級(jí)別，并在集合預(yù)報(bào)、空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)方便開展更高水平的業(yè)務(wù)和科研工作。浙江省氣象局浙江省氣象局成立于1954年10月，擔(dān)負(fù)著浙江全省及周邊海洋區(qū)域的氣象預(yù)報(bào)、災(zāi)害預(yù)警等相關(guān)業(yè)務(wù)。“十二五”期間，為強(qiáng)化技術(shù)保障體系，加強(qiáng)高性能計(jì)算機(jī)能力建設(shè)，以及隨著浙江省氣象局服務(wù)能力和人才儲(chǔ)備的提升，對(duì)氣象模式運(yùn)行、科研開發(fā)、資料分析同化以及信息服務(wù)有了更高的目標(biāo)，迫切需要引進(jìn)高性能計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)的新發(fā)展。浙江省氣象局?jǐn)M建議一

23、套氣象災(zāi)害預(yù)警的高性能計(jì)算平臺(tái)，其資源用于保證氣象數(shù)值模式運(yùn)行、氣象科研和模式開發(fā)等需求，提高目前數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的預(yù)報(bào)精度和時(shí)間跨度，為浙江省提供更加精細(xì)化、更加全面的氣象信息服務(wù)。浙江省氣象局?jǐn)M建設(shè)的氣象災(zāi)害應(yīng)急預(yù)警工程高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由高性能計(jì)算系統(tǒng)（HPC）、存儲(chǔ)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、各類高性能計(jì)算通用軟件系統(tǒng)、多種氣象專用數(shù)值模式、機(jī)房組成的高性能氣象災(zāi)害預(yù)警計(jì)算平臺(tái)，要求整套系統(tǒng)能夠高效、穩(wěn)定地運(yùn)行氣象數(shù)值預(yù)報(bào)模式，如：WRF 、MM5等。由于系統(tǒng)建設(shè)場(chǎng)地條件有限，還需要對(duì)機(jī)房進(jìn)行裝修改造以滿足HPC對(duì)供電和承重的要求。根據(jù)浙江省氣象局的業(yè)務(wù)應(yīng)用特點(diǎn)，提供一套基于最新X86服務(wù)器集群架構(gòu)的

24、高性能計(jì)算機(jī)。整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)浮點(diǎn)計(jì)算理論峰值為35萬(wàn)億次、56Gbps高速計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、57.6TB SAS 15Krpm存儲(chǔ)容量和210TB SATA7.2Krpm存儲(chǔ)容量，作為日常數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的支撐平臺(tái)。計(jì)算系統(tǒng)采用第四代高密度刀片作為計(jì)算節(jié)點(diǎn)，支持最新的Intel E5 2600系列處理器和最新的56Gbps FDR Infiniband計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)系統(tǒng)共106個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，提供每秒35萬(wàn)億次的計(jì)算能力，且所有節(jié)點(diǎn)全線速互聯(lián)，能充分滿足未來(lái)五年內(nèi)浙江省精細(xì)化數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)和科研的計(jì)算需求。針對(duì)浙江省局機(jī)房系統(tǒng)的建設(shè)特點(diǎn)，提供了一套高端的封閉機(jī)柜系統(tǒng)，采用氟冷的制冷方式，能實(shí)現(xiàn)機(jī)柜排級(jí)的水平冷

25、熱風(fēng)循環(huán)，能有效提升機(jī)房的制冷效率，降低機(jī)房PUE值，節(jié)能降耗，并能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的機(jī)柜、配電、制冷、監(jiān)控統(tǒng)一集成。集群配置了高效節(jié)能系統(tǒng)，支持空載節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)待機(jī)，能夠有效降低能耗，幫助用戶節(jié)省運(yùn)維成本。河南省氣象局河南省氣象局近年來(lái)以公共氣象服務(wù)為引領(lǐng)，積極構(gòu)建現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)體系，目前已初步建成了由自動(dòng)氣象站、新一代天氣雷達(dá)、氣象衛(wèi)星接受處理系統(tǒng)、專業(yè)氣象探測(cè)網(wǎng)和移動(dòng)觀測(cè)設(shè)備等組成的立體化綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)和高速信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，基本組成了由天氣預(yù)報(bào)、災(zāi)害天氣預(yù)警、短期氣候預(yù)測(cè)、人工影響天氣、氣候影響評(píng)價(jià)、氣候資源評(píng)估、衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)、雷電防御、農(nóng)業(yè)氣象與生態(tài)、氣候變化研究等構(gòu)成的氣象服務(wù)體系，服務(wù)領(lǐng)域涉及

26、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、運(yùn)輸、林業(yè)、水利、國(guó)土資源、環(huán)保、旅游、航空、衛(wèi)生、保險(xiǎn)、消防等多個(gè)行業(yè)和部門。隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，大氣成分分析與預(yù)警預(yù)報(bào)、沙塵暴天氣監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)、防雷裝置檢測(cè)和工程專業(yè)設(shè)計(jì)、健康和醫(yī)療氣象、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（特色農(nóng)業(yè)）氣象、突發(fā)公共事件緊急響應(yīng)等氣象保障業(yè)務(wù)和服務(wù)也迅速發(fā)展。目前，氣象服務(wù)已基本覆蓋了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展與國(guó)家安全的各個(gè)領(lǐng)域。為了推進(jìn)河南省的氣象現(xiàn)代化建設(shè)，河南氣象局積極開展了數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)，在短期預(yù)報(bào)、暴雨等極端天氣預(yù)警、大氣成分分析預(yù)警等方面成果突出，有效保障了河南境內(nèi)的城市生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。但河南氣象局的高性能計(jì)算機(jī)資源一直較為緊張，制約了預(yù)報(bào)精度和預(yù)報(bào)

27、時(shí)效的的提高。為了進(jìn)一步開展未來(lái)幾年的數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)和科研，河南省氣象局于2013年采購(gòu)了1套TC4600高性能計(jì)算機(jī)，總計(jì)算能力達(dá)到16萬(wàn)億次。為河南氣象局提供的本套方案，采用最新的Intel Xeon E5-2680v2高主頻處理器，能夠?yàn)槟Ｊ接?jì)算提供強(qiáng)勁的計(jì)算處理性能，系統(tǒng)采用了最新的56Gb Infiniband FDR互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，最先進(jìn)的Parastor200并行存儲(chǔ)系統(tǒng)，最大程度保證了用戶對(duì)于計(jì)算、存儲(chǔ)資源的需求。公司憑借多年在氣象領(lǐng)域的積累，為用戶再模式移植、性能優(yōu)化方面提供了高水平的技術(shù)支持，幫助用戶順利地開展了數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)。目前，河南氣象局的中尺度預(yù)報(bào)模式WRF水平分辨率已經(jīng)提高

28、到1km級(jí)別，能夠提供未來(lái)3天的可信預(yù)報(bào)服務(wù)，其他業(yè)務(wù)模式也在該套系統(tǒng)上進(jìn)行了開發(fā)和試運(yùn)行。內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象局內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象局正式成立于1954年，在中國(guó)氣象局和自治區(qū)黨委、政府的正確領(lǐng)導(dǎo)與支持下，自治區(qū)氣象事業(yè)面向國(guó)家氣象事業(yè)和自治區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需求，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)改革、建設(shè)與發(fā)展和幾代氣象人的不懈努力，取得了輝煌成就。近年來(lái)，深入實(shí)施“拓展領(lǐng)域、科技興氣象和人才強(qiáng)局”戰(zhàn)略，積極推進(jìn)改革，各項(xiàng)工作取得突出成效，初步形成了新型業(yè)務(wù)技術(shù)體制框架。內(nèi)蒙古自治區(qū)位于我國(guó)北部，屬于內(nèi)陸高原氣候，一方面冬季經(jīng)常出現(xiàn)暴雪、大風(fēng)等惡劣天氣，另一方面風(fēng)能、太陽(yáng)能非常充足，為風(fēng)電等新能源的發(fā)展提供了便利條件

29、。內(nèi)蒙氣象局開展數(shù)值預(yù)報(bào)較早，在MM5、WRF、T639等模式方面積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)。公司和內(nèi)蒙氣象局早在2008年就在MM5模式運(yùn)行優(yōu)化方面開展了技術(shù)合作，建立了良好的業(yè)務(wù)合作關(guān)系。2013年內(nèi)蒙氣象局新采購(gòu)1套TC4600集群，計(jì)算能力提高到35萬(wàn)億次。該套集群采用和北京市氣象局等集群基本相同的架構(gòu)，為內(nèi)蒙古氣象局開展數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)提供了一個(gè)高性能、高穩(wěn)定性、高擴(kuò)展性的計(jì)算平臺(tái)，基本滿足未來(lái)5年內(nèi)蒙古自治區(qū)的中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)、風(fēng)能發(fā)電功率預(yù)報(bào)、空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)等應(yīng)用需求，公司也將和內(nèi)蒙古氣象局專家在數(shù)值模式優(yōu)化、業(yè)務(wù)系統(tǒng)升級(jí)等方面開展更為深入的合作。圖 SEQ 圖 * ARABIC 2 內(nèi)蒙古氣

30、象局HPC集群結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D深圳市氣象局為強(qiáng)化深圳市氣象信息與技術(shù)保障體系，加強(qiáng)高性能計(jì)算機(jī)能力建設(shè)，深圳市氣象局決定于2010年購(gòu)買一套高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以保證天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)模式運(yùn)行、科研和模式開發(fā)、資料同化和分析以及服務(wù)應(yīng)用等需求。業(yè)務(wù)方面，深圳市氣象局采用的數(shù)值模式（包括集合預(yù)報(bào)、中尺度預(yù)報(bào)模式如WRF、GRAPES等、其它專業(yè)模式如暴雨模式、臺(tái)風(fēng)模式等）有著驚人的計(jì)算量，同時(shí)由于氣象預(yù)報(bào)的特點(diǎn)決定了其極高的實(shí)時(shí)性，要求模式必須在指定時(shí)間內(nèi)完成運(yùn)算。另一方面，人們對(duì)天氣預(yù)報(bào)的精度提出了越來(lái)越高的要求，目前預(yù)報(bào)精度從幾百公里、幾十公里提高到幾公里，而這大幅度提高了模式的計(jì)算量。在新系統(tǒng)的規(guī)劃中，

31、深圳市氣象局將運(yùn)行多套數(shù)值模式系統(tǒng)（如集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)，區(qū)域同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)等），同時(shí)進(jìn)行高分辨率中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)的時(shí)效性要求所有模式的預(yù)報(bào)計(jì)算都必須在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，所以僅業(yè)務(wù)模式預(yù)報(bào)中的計(jì)算量就需要數(shù)十萬(wàn)億次以上的計(jì)算能力?？蒲蟹矫妫陙?lái)頻繁出現(xiàn)的極端惡劣天氣（暴雨、臺(tái)風(fēng)等）要求氣象部門積極進(jìn)行科學(xué)研究和探索，以應(yīng)對(duì)這些氣候變化等引起的災(zāi)害性天氣，另外新的氣象模式的開發(fā)也需要我們借助高性能計(jì)算機(jī)進(jìn)行。此外，考慮到科研和模式開發(fā)以及服務(wù)應(yīng)用等對(duì)高性能計(jì)算的需求，實(shí)況分析/預(yù)處理、數(shù)值模式、科研、服務(wù)應(yīng)用、中尺度集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)（如WRF-15KM）、臺(tái)風(fēng)路徑集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)、海洋預(yù)報(bào)系統(tǒng)等對(duì)

32、高性能計(jì)算機(jī)提出了巨大的需求。為深圳市氣象局提供了一套基于5000A系統(tǒng)的高性能計(jì)算系統(tǒng)，并根據(jù)氣象局的應(yīng)用特點(diǎn)，創(chuàng)新性地將整個(gè)集群分為業(yè)務(wù)區(qū)和科研區(qū)。其中：業(yè)務(wù)區(qū)設(shè)計(jì)計(jì)算浮點(diǎn)峰值為16.128萬(wàn)億次、20T全光纖存儲(chǔ)，作為氣象局日常業(yè)務(wù)系統(tǒng)的支撐平臺(tái)?？蒲袇^(qū)設(shè)計(jì)峰值為18.144萬(wàn)億次、200T半光纖存儲(chǔ)，作為氣象局研發(fā)、科研、調(diào)試、測(cè)試平臺(tái)。同時(shí)可以開辟一部分資源出來(lái)作為氣象局對(duì)外提供服務(wù)和共享的支撐平臺(tái)，同時(shí)可以提供一部分業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的備份功能。此外，以上兩個(gè)區(qū)的計(jì)算能力可以根據(jù)具體需求動(dòng)態(tài)調(diào)整，比如當(dāng)業(yè)務(wù)區(qū)計(jì)算能力不足時(shí)，科研服務(wù)區(qū)的計(jì)算能力可以調(diào)整到業(yè)務(wù)區(qū)。重慶氣象科學(xué)研究所重慶市氣象科

33、學(xué)研究所是中國(guó)氣象局和重慶市科委共同批準(zhǔn)成立的專門從事氣象及相關(guān)領(lǐng)域研究的科研工作機(jī)構(gòu)，由重慶市氣象局和重慶市科委“共建、共管”。研究所主要開展氣象及相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)，承擔(dān)氣候資源開發(fā)利用工作，開展精細(xì)化的農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃和氣象能源規(guī)劃及配套技術(shù)服務(wù)。對(duì)于重慶市氣象科學(xué)研究所來(lái)說(shuō)，除了能夠支持業(yè)務(wù)系統(tǒng)外，對(duì)于科研方面也有比較高的需求，如氣質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警、重慶市霧區(qū)的機(jī)理研究、農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃、氣候能源研究等研究方向。這些方向無(wú)一例外的都大量依靠高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺(tái)。由于目前主流中尺度預(yù)報(bào)模式軟件都采用并行計(jì)算模式開發(fā)，如：WRF、MM5等。而且都采用有限差分格點(diǎn)模式并行計(jì)算方法，所以在運(yùn)

34、行中尺度氣象預(yù)報(bào)模式時(shí)，高性能計(jì)算機(jī)各個(gè)CPU之間的通訊量很大，模式對(duì)通訊的性能要求非常高，這就要求高性能計(jì)算機(jī)配置專用的高性能通訊網(wǎng)絡(luò)。目前隨著多核技術(shù)的發(fā)展，在網(wǎng)絡(luò)上必須有單向40Gbps，延遲低于1.4us的高性能計(jì)算網(wǎng)絡(luò)與之相匹配，才能真正發(fā)揮一臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)的工作效能。針對(duì)重慶氣象科學(xué)研究所的應(yīng)用特色，創(chuàng)新性的提供了混合計(jì)算架構(gòu)的高性能計(jì)算集群，其中一臺(tái)Intel胖節(jié)點(diǎn)作為核心計(jì)算節(jié)點(diǎn)，提供超高的計(jì)算能力，保證優(yōu)先級(jí)高的業(yè)務(wù)作業(yè)按時(shí)完成計(jì)算，4臺(tái)四路多核的AMD計(jì)算節(jié)點(diǎn)，可以為氣象模式的科研和開發(fā)提供更大的靈活性。整個(gè)集群系統(tǒng)提供4.1548Tflops的浮點(diǎn)計(jì)算能力；提供超過(guò)416

35、G的內(nèi)存空間，其中核心計(jì)算節(jié)點(diǎn)單獨(dú)提供256G的統(tǒng)一內(nèi)存地址空間；同時(shí)提供1.8TB的SAS存儲(chǔ)和15TB的SATA存儲(chǔ)，共計(jì)16.8TB的存儲(chǔ)空間，用來(lái)存儲(chǔ)計(jì)算數(shù)據(jù)和提供備份數(shù)據(jù)空間。集群配置Gridview集群管理系統(tǒng)，除了可以對(duì)各服務(wù)器狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，還能針對(duì)不同用戶的不同應(yīng)用，提供不同的調(diào)度策略，從而保證集群使用的靈活性和高效性。青島市氣象局“十二五”期間，青島市氣象局要結(jié)合青島打造山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)核心區(qū)和實(shí)施“環(huán)灣保護(hù)、擁灣發(fā)展”戰(zhàn)略對(duì)氣象工作提出的新要求，加強(qiáng)和推進(jìn)“海洋氣象、城市氣象、農(nóng)業(yè)氣象、應(yīng)急氣象”業(yè)務(wù)，以城市氣象服務(wù)為重點(diǎn)，突出海洋氣象業(yè)務(wù)特色，實(shí)施“六大工程”，到201

36、5年，建成滿足基本需求、結(jié)構(gòu)完善、布局合理、功能先進(jìn)的氣象現(xiàn)代化體系，監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性、災(zāi)害預(yù)警的時(shí)效性、氣象服務(wù)的主動(dòng)性、防范應(yīng)對(duì)的科學(xué)性進(jìn)一步提高，氣象事業(yè)整體實(shí)力走在全國(guó)沿海城市的前列。青島市氣象局“青島近海海洋氣象監(jiān)測(cè)與災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警項(xiàng)目”的建設(shè)將有效提高青島近海區(qū)域海洋氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率、擴(kuò)大現(xiàn)有預(yù)報(bào)服務(wù)范圍、延長(zhǎng)服務(wù)時(shí)效，使氣象服務(wù)在青島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮更大作用。該項(xiàng)目包括高性能計(jì)算集群系統(tǒng)一套和系統(tǒng)集成、服務(wù)及模式引進(jìn)和調(diào)試，設(shè)備包括登錄綜合服務(wù)器、計(jì)算系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及配套設(shè)備等，存儲(chǔ)系統(tǒng)為高性能計(jì)算系統(tǒng)和其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)共用。計(jì)算節(jié)點(diǎn)間通過(guò) IB 高速網(wǎng)絡(luò)全線速互聯(lián)，另外配置

37、獨(dú)立的千兆以太網(wǎng)作為管理網(wǎng)絡(luò)，整套系統(tǒng)的CPU浮點(diǎn)運(yùn)算峰值能力超過(guò)每秒9萬(wàn)億次。公司在深入分析青島氣象局用戶對(duì)此次高性能計(jì)算平臺(tái)的需求特點(diǎn)后，為青島氣象局用戶提供了一套基于最新的TC4600計(jì)算刀片的高性能集群解決方案。計(jì)算系統(tǒng)采用28個(gè)雙路的Intel E6-2670計(jì)算刀片，加2臺(tái)4路的胖節(jié)點(diǎn)作為綜合處理服務(wù)器，CPU整體峰值性能達(dá)到9.3184萬(wàn)億次，并配置高性能、可擴(kuò)展的并行存儲(chǔ)系統(tǒng)，存儲(chǔ)裸容量達(dá)到92.8TB，實(shí)際可用容量超過(guò)80TB級(jí)，能夠?qū)崿F(xiàn)全局文件的統(tǒng)一訪問(wèn)和并發(fā)讀寫；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置最新的56Gb FDR Infiniband計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，其高帶寬、低延時(shí)的特性，能最大程度保證氣象海

38、洋模式的計(jì)算速度。用戶氣象模式對(duì)計(jì)算需求大，系統(tǒng)共配置9.3184TFLOPS的計(jì)算能力。針對(duì)部分應(yīng)用對(duì)節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)需求高，配置了高帶寬，低延時(shí)的FDR Infiniband網(wǎng)。帶寬達(dá)到56Gbps，延時(shí)小于1us。同時(shí)，海量計(jì)算時(shí)的IO并發(fā)讀寫量巨大，對(duì)存儲(chǔ)的容量和性能需求驚人，系統(tǒng)配置了并行存儲(chǔ)系統(tǒng)。舟山市氣象局為強(qiáng)化氣象信息與技術(shù)保障體系，加強(qiáng)高性能計(jì)算機(jī)能力建設(shè)，以及隨著舟山市氣象局服務(wù)能力和人才儲(chǔ)備的提升，對(duì)天氣業(yè)務(wù)模式運(yùn)行、科研開發(fā)、資料分析同化以及信息服務(wù)有了更高的目標(biāo)，迫切需要引進(jìn)高性能計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)的新發(fā)展。數(shù)值模式已經(jīng)成為了大氣科學(xué)的重要實(shí)驗(yàn)手段，而數(shù)值模式的研究與業(yè)務(wù)應(yīng)

39、用離不開計(jì)算機(jī)。發(fā)達(dá)國(guó)家的氣象部門大量使用HPC。而全球高性能計(jì)算機(jī)T500排行榜上有較大都是來(lái)自于全球各地的氣象業(yè)務(wù)部門和科研機(jī)構(gòu)。根據(jù)舟山市氣象局高性能計(jì)算平臺(tái)未來(lái)的使用情況，對(duì)高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行功能細(xì)分，其資源分別用于保證氣象業(yè)務(wù)模式（中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式）運(yùn)行、氣象和海洋科研和模式開發(fā)等需求。舟山市氣象局急需建立一套高性能計(jì)算系統(tǒng)，以用于氣象、海洋的數(shù)值業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)和研究，基本要求為至少9TFlops浮點(diǎn)理論峰值，計(jì)算系統(tǒng)至少以40Gbps Infiniband高速網(wǎng)絡(luò)方式通訊，存儲(chǔ)系統(tǒng)有30TB使用容量（SAS 15Krpm熱插拔），采用并行文件系統(tǒng)，系統(tǒng)配備管理、登錄、存儲(chǔ)等功能節(jié)點(diǎn)，

40、具備功能強(qiáng)大的資源管理和作業(yè)調(diào)度軟件，以滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用、科研和計(jì)算需要。整套系統(tǒng)能夠高效、穩(wěn)定地運(yùn)行數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型，如：WRF 、GRAPES、 CCSM、 MITgcm等，用于提高現(xiàn)有數(shù)值天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的預(yù)報(bào)精度和時(shí)間跨度。根據(jù)舟山市氣象局的業(yè)務(wù)應(yīng)用特點(diǎn)，解決方案采用基于X86服務(wù)器處理器的TC5000集群架構(gòu)的高性能計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)硬件層由34臺(tái)CB60-G15（Intel Xeon）刀片計(jì)算節(jié)點(diǎn)、2臺(tái)管理和2臺(tái)存儲(chǔ)IO節(jié)點(diǎn)、1套并行存儲(chǔ)系統(tǒng)組成，其中34臺(tái)刀片以56Gbps Infiniband網(wǎng)絡(luò)通訊并行計(jì)算，以千兆網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理通訊。系統(tǒng)另配備有相應(yīng)的交換機(jī)、密閉式冷卻系統(tǒng)機(jī)柜等使用。本系統(tǒng)

41、的應(yīng)用軟件有WRF 、GRAPES、 CCSM、 MITgcm、SWAN、POM等。本系統(tǒng)高性能計(jì)算設(shè)備屬于高密度設(shè)備，機(jī)房現(xiàn)有的地板下送風(fēng)空調(diào)遠(yuǎn)不能解決刀片應(yīng)用的高密度散熱需求。云座C1000系統(tǒng)突破傳統(tǒng)制冷概念，采用獨(dú)立的水平送風(fēng)制冷空調(diào)柜，配合機(jī)柜排柜門通道封閉設(shè)計(jì)，制冷效率高、系統(tǒng)噪音低，冷熱通道分離，就近精確送風(fēng)，專門針對(duì)HPC設(shè)備冷卻散熱，可以有效解決高密度制冷瓶頸，降低機(jī)房PUE值、節(jié)能降耗，降低對(duì)機(jī)房環(huán)境的依賴。國(guó)家衛(wèi)星氣象中心國(guó)家衛(wèi)星氣象中心成立于1971年，是中國(guó)氣象局直屬事業(yè)單位。作為國(guó)家級(jí)科技型公益性業(yè)務(wù)單位，負(fù)責(zé)擬訂我國(guó)氣象衛(wèi)星和衛(wèi)星氣象事業(yè)發(fā)展規(guī)劃，承擔(dān)氣象衛(wèi)星應(yīng)用

42、系統(tǒng)的業(yè)務(wù)運(yùn)行和我國(guó)在軌氣象衛(wèi)星的運(yùn)行管理，負(fù)責(zé)氣象衛(wèi)星應(yīng)用系統(tǒng)工程建設(shè)，從事與衛(wèi)星氣象相關(guān)的科學(xué)技術(shù)研究，開展氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)與產(chǎn)品的應(yīng)用和服務(wù)，還承擔(dān)對(duì)氣象部門進(jìn)行衛(wèi)星遙感應(yīng)用的技術(shù)指導(dǎo)等任務(wù)。風(fēng)云三號(hào)（FY-3）系列氣象衛(wèi)星是我國(guó)第二代極軌氣象衛(wèi)星，為適應(yīng)遙感技術(shù)和反演方法的快速發(fā)展，風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星有效載荷設(shè)計(jì)較第一代極軌氣象衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了跨越性變化，引領(lǐng)中國(guó)氣象衛(wèi)星進(jìn)入全天候定量遙感探測(cè)新階段。FY-3氣象衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)按業(yè)務(wù)功能由數(shù)據(jù)處理和服務(wù)中心、運(yùn)行控制中心、地面數(shù)據(jù)接收站和數(shù)據(jù)存檔中心組成，其中計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是風(fēng)云三號(hào)氣象衛(wèi)星地面應(yīng)用系統(tǒng)二期工程的主要功能系統(tǒng)。一方面，它是應(yīng)用系

43、統(tǒng)的基本支撐系統(tǒng)與運(yùn)行平臺(tái)，負(fù)責(zé)為衛(wèi)星資料接收、傳輸、處理、存檔、分發(fā)等環(huán)節(jié)提供系統(tǒng)資源與運(yùn)行環(huán)境，為應(yīng)用軟件的開發(fā)和業(yè)務(wù)系統(tǒng)仿真提供必須的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)軟件等系統(tǒng)資源；另一方面，它又是一個(gè)功能系統(tǒng)，負(fù)責(zé)資料傳輸、資料處理和服務(wù)中心的業(yè)務(wù)作業(yè)調(diào)度、產(chǎn)品分發(fā)等業(yè)務(wù)軟件功能的實(shí)現(xiàn)，以及系統(tǒng)軟件配置與業(yè)務(wù)軟件集成與實(shí)施等。本期工程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)系統(tǒng)的主要任務(wù)是為應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)和業(yè)務(wù)運(yùn)行提供基本支撐平臺(tái)，主要負(fù)責(zé)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)處理和產(chǎn)品生成的作業(yè)調(diào)度、產(chǎn)品分發(fā)等。為國(guó)家衛(wèi)星氣象中心提供的高性能計(jì)算平臺(tái)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)由同化服務(wù)器集群、業(yè)務(wù)交換機(jī)、接入交換機(jī)、負(fù)載均衡器、移動(dòng)硬盤

44、等5個(gè)部分組成。其中系統(tǒng)同化服務(wù)器集群是整個(gè)系統(tǒng)的主體，同化服務(wù)器集群又包含計(jì)算系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、管理系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)等部分組成。本集群方案計(jì)算系統(tǒng)采用CPU+GPU異構(gòu)架構(gòu)，共配置14.3TFLOPS的計(jì)算能力。針對(duì)部分應(yīng)用對(duì)節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)需求高，配置了高帶寬，低延時(shí)的QDR Infiniband網(wǎng)，帶寬達(dá)到40Gbps，延時(shí)小于1.5us。同時(shí)，海量衛(wèi)星數(shù)據(jù)的處理和計(jì)算IO并發(fā)讀寫量巨大，對(duì)存儲(chǔ)的容量和性能需求驚人，系統(tǒng)配置了Parastor100并行文件系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)所有存儲(chǔ)的統(tǒng)一地址和并發(fā)讀寫。江蘇省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心江蘇省當(dāng)前面臨十分嚴(yán)峻的大氣環(huán)境形勢(shì)。例如2013年，全省共出現(xiàn)典型重污

45、染天氣8次。其中以12月初的重污染天氣影響范圍最大、污染程度最重，全省13個(gè)省轄城市均先后出現(xiàn)嚴(yán)重污染天氣（AQI指數(shù)超過(guò)300）。為應(yīng)對(duì)江蘇省的大氣污染狀況，改善江蘇省大氣環(huán)境質(zhì)量，江蘇省政府以2014年1號(hào)文件形式發(fā)布了江蘇省大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案（蘇政發(fā)20141號(hào)文），該文件提出要“建立重污染天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警體系。加強(qiáng)環(huán)保與氣象部門的合作，建設(shè)省、市大氣污染預(yù)報(bào)預(yù)警中心，做好重污染天氣過(guò)程趨勢(shì)分析，完善會(huì)商研判機(jī)制，提高監(jiān)測(cè)預(yù)警的準(zhǔn)確度，及時(shí)發(fā)布監(jiān)測(cè)預(yù)警信息。2014年年底前，建成重污染天氣空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警平臺(tái)，2015年年底前，初步形成污染天氣預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)能力”。為落實(shí)省政府的決策部署

46、，省環(huán)保廳擬建設(shè)江蘇省重污染天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警建設(shè)項(xiàng)目。整體項(xiàng)目分階段實(shí)施，現(xiàn)階段重點(diǎn)建設(shè)重污染天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警信息化平臺(tái)。公司憑借成熟的解決方案、專業(yè)的技術(shù)實(shí)力中標(biāo)該項(xiàng)目。整體方案如下：本套高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包含計(jì)算系統(tǒng)、網(wǎng)路系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、管理登陸系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)等組成一個(gè)完整、高效、穩(wěn)定的數(shù)值預(yù)報(bào)應(yīng)用高性能計(jì)算集群系統(tǒng)。1. 計(jì)算系統(tǒng)：采用“刀片式瘦節(jié)點(diǎn)+SMP胖節(jié)點(diǎn)”結(jié)合的混合架構(gòu)。考慮到數(shù)值預(yù)報(bào)類的應(yīng)用特征，采用高主頻的Intel E5-2680v2處理器，總雙精度浮點(diǎn)計(jì)算能力超過(guò)每秒20萬(wàn)億次（Tflops）。計(jì)算刀片配置針對(duì)高性能計(jì)算專門定制、優(yōu)化的TC4600H機(jī)箱

47、，SMP胖節(jié)點(diǎn)采用最新的高端4路服務(wù)器，配置大容量?jī)?nèi)存。不同類型的計(jì)算節(jié)點(diǎn)，用于滿足不同類型的計(jì)算需要，充分滿足氣象模式、空氣質(zhì)量模式、數(shù)據(jù)同化、集合預(yù)報(bào)、源解析等的超高計(jì)算量需求。2. 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：采用Infiniband專用計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)管理網(wǎng)絡(luò)方案，雙網(wǎng)相互獨(dú)立。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)采用全線速、無(wú)阻塞的56Gb FDR Infiniband，是目前最先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)，能極大提升數(shù)值模式計(jì)算的速度和擴(kuò)展性；管理網(wǎng)絡(luò)采用冗余設(shè)計(jì)，能保證系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的高可用。3. 存儲(chǔ)系統(tǒng)：配置高端并行存儲(chǔ)系統(tǒng)Parastor200，融合了高容量、高性能、高穩(wěn)定性、易擴(kuò)展、易管理等特性，提供320TB的存儲(chǔ)容量和每秒GB級(jí)別的

48、IO吞吐帶寬。Parastor200文件系統(tǒng)支持分級(jí)存儲(chǔ)功能，文件可以透明地在高速和低速磁盤介質(zhì)中根據(jù)指定的策略遷移，提高系統(tǒng)使用效率。Parastor200支持文件系統(tǒng)故障自愈功能，系統(tǒng)全冗余設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)具有較高的可靠性和穩(wěn)定性。4. 集群管理登陸系統(tǒng)：采用Gridview集群監(jiān)控管理和作業(yè)調(diào)度軟件，極大簡(jiǎn)化集群管理和監(jiān)控工作，提升集群使用的靈活性和利用效率。Gridview作業(yè)調(diào)度軟件提供高級(jí)別的任務(wù)隊(duì)列管理和調(diào)度功能，可以針對(duì)不同用戶、不用應(yīng)用設(shè)置不同的優(yōu)先級(jí)別，從而保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行。配置2個(gè)互為備份的管理登陸節(jié)點(diǎn)，關(guān)鍵服務(wù)實(shí)現(xiàn)雙機(jī)冗余。5. 應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)：根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)

49、務(wù)系統(tǒng)需要，配置2臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器、2臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、2臺(tái)下載服務(wù)器，1臺(tái)高端圖形工作站，1套數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)磁盤陣列。關(guān)鍵服務(wù)節(jié)點(diǎn)采用雙機(jī)配置，保證服務(wù)的高可靠。6. 機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)：采用專業(yè)的C200風(fēng)冷機(jī)柜，提供一套易管理、易維護(hù)、便于擴(kuò)展、高效節(jié)能的制冷、配電、布線及監(jiān)控系統(tǒng)一體化解決方案，與高性能計(jì)算IT設(shè)備配套集成一站式服務(wù)。系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下：上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心以上海為中心的長(zhǎng)三角區(qū)域是中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心區(qū)域，近年來(lái)也面臨著復(fù)雜的環(huán)境空氣污染形勢(shì)。上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心始建于1983年，是從事環(huán)境監(jiān)測(cè)的公益性科學(xué)技術(shù)單位，隸屬于上海市環(huán)境保護(hù)局，業(yè)務(wù)上受中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站的指導(dǎo)，屬全國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)一級(jí)

50、站。在環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)預(yù)警方面，上海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心擁有雄厚的技術(shù)實(shí)力，并跟上海市氣象局等部門開展了深入合作，在上?！笆啦?huì)”等大型活動(dòng)期間提供了良好的空氣質(zhì)量保障措施和空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)服務(wù)。上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心環(huán)境空氣質(zhì)量AQI預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)在2014年進(jìn)行了硬件平臺(tái)的升級(jí)，公司承擔(dān)了本項(xiàng)目的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)。在本項(xiàng)目中，公司深入分析了上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心對(duì)于空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)的需求，為用戶提供了專門針對(duì)空氣數(shù)值預(yù)報(bào)等高性能計(jì)算應(yīng)用定制、優(yōu)化的TC5600-H整機(jī)柜式刀片平臺(tái)，共配置20片雙路計(jì)算刀片，雙精度浮點(diǎn)計(jì)算能力達(dá)到每秒9.6萬(wàn)億次，充分滿足上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心開展氣象模式、空氣質(zhì)量

51、模式、污染數(shù)據(jù)同化、多模式集合預(yù)報(bào)等業(yè)務(wù)和科研的超高計(jì)算量需求。系統(tǒng)拓?fù)淙缦聢D所示：湖南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站長(zhǎng)株潭城市群位于湖南省中東部，包括長(zhǎng)沙、株洲、湘潭三市，是湖南省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的核心區(qū)域。長(zhǎng)沙、株洲、湘潭三市沿湘江呈“品”字形分布，兩兩相距不足40公里，結(jié)構(gòu)緊湊。但是，由于3市同位于羅霄山脈與雪峰山脈之間的湘江谷地，為氣流交匯地區(qū)，不利于大氣污染物遠(yuǎn)距離流動(dòng)，易形成3市大氣污染的相互迭加。加之城市群內(nèi)火電、鋼鐵、有色冶煉、水泥等重點(diǎn)行業(yè)排放大量廢氣，機(jī)動(dòng)車保有量快速增長(zhǎng)，大氣污染問(wèn)題日益突出，呈現(xiàn)出明顯的區(qū)域性污染特征。2013年上半年以來(lái)，3市首要污染物以PM2.5為主，并出現(xiàn)了灰霾天數(shù)持續(xù)

52、10天以上的現(xiàn)象。鑒于長(zhǎng)株潭城市群大氣污染形勢(shì)嚴(yán)峻，當(dāng)前，有必要盡快開展針對(duì)這一區(qū)域的空氣重污染預(yù)警預(yù)報(bào)研究。通過(guò)建立區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)預(yù)警與大氣環(huán)境監(jiān)管平臺(tái)，可將大氣污染源監(jiān)管、城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、模型模擬分析、政策經(jīng)濟(jì)技術(shù)等空氣質(zhì)量管理各因素作為一個(gè)整體來(lái)考慮，從而科學(xué)規(guī)劃大氣污染防治。湖南省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站積極響應(yīng)國(guó)家要求，開展了“湖南省長(zhǎng)株潭區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警綜合系統(tǒng)”的建設(shè)項(xiàng)目。公司從項(xiàng)目前期的需求確定，到系統(tǒng)設(shè)備的選型和后期系統(tǒng)安裝調(diào)試，憑借專業(yè)的解決方案和優(yōu)質(zhì)的技術(shù)服務(wù)得到用戶的認(rèn)可。在計(jì)算設(shè)備選型中，公司為用戶提供了1套最新的整機(jī)柜式高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算能力超過(guò)每

53、秒7萬(wàn)億次。TC5600-H整機(jī)柜刀片式服務(wù)器是高密度的高性能計(jì)算系統(tǒng)，開創(chuàng)了新的高性能計(jì)算架構(gòu)?；谡麢C(jī)柜刀片的高性能計(jì)算系統(tǒng)代表著業(yè)界更快、更密、更省、更高集成度的發(fā)展方向，是繼刀片式服務(wù)器后的下一代高性能計(jì)算系統(tǒng)的先進(jìn)形態(tài)，相比傳統(tǒng)機(jī)架或刀片式高性能集群有著更高密度、更易部署、更高性能、更低功耗、更低噪音等諸多優(yōu)勢(shì)。公司擁有國(guó)內(nèi)環(huán)保數(shù)值預(yù)報(bào)領(lǐng)域最多、最豐富的成功案例，成立了國(guó)內(nèi)唯一的專業(yè)數(shù)值預(yù)報(bào)支持團(tuán)隊(duì)，為湖南省環(huán)境監(jiān)測(cè)站用戶提供應(yīng)用級(jí)的專家支持，保障用戶業(yè)務(wù)系統(tǒng)的平滑遷移、性能優(yōu)化和穩(wěn)定運(yùn)行。廣東省中山市環(huán)保局為推動(dòng)中山市完成大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃（“大氣十條”）、環(huán)境空氣細(xì)顆粒物污染防

54、治技術(shù)政策（試行）、城市大氣重污染應(yīng)急預(yù)案編制指南等規(guī)定對(duì)中山市大氣重污染天氣預(yù)報(bào)預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)能力建設(shè)的要求和目標(biāo)，中山市擬開展大氣重污染預(yù)報(bào)預(yù)警體系建設(shè)和應(yīng)急預(yù)案研究，厘清中山市空氣質(zhì)量和大氣污染現(xiàn)狀，評(píng)估中山市大氣重污染應(yīng)急能力，研究重污染形成過(guò)程機(jī)制與成因，開展大氣重污染預(yù)報(bào)預(yù)警應(yīng)急響應(yīng)體系建設(shè)，編制科學(xué)有針對(duì)性的大氣重污染應(yīng)急響應(yīng)方案，提高中山市大氣重污染預(yù)防預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)能力，降低大氣重污染危害程度，切實(shí)保障環(huán)境安全和公眾健康。公司在全面分析了中山市氣象局的項(xiàng)目需求后，為用戶配套了1套基于TC4600H刀片服務(wù)器的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，總理論浮點(diǎn)計(jì)算能力超過(guò)6萬(wàn)億次/秒，存儲(chǔ)系統(tǒng)裸容量

55、超過(guò)180TB，可滿足中山市環(huán)保局開展大氣污染模擬、預(yù)報(bào)預(yù)警及模式的需求。系統(tǒng)所有節(jié)點(diǎn)采用高性能的56Gb Infiniband網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，其高帶寬、低延時(shí)的特性可以很好的滿足空氣質(zhì)量模式對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的需求。中山市環(huán)保局HPC系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖所示：蘇州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心蘇州是中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市之一，是長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)圈重要的經(jīng)濟(jì)中心之一，蘇南地區(qū)的工業(yè)中心。經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，代價(jià)是環(huán)境質(zhì)量的下降，蘇州市也面臨著復(fù)雜而嚴(yán)重的空氣污染狀況。蘇州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心始建于1978年，是國(guó)家環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)站之一，屬于國(guó)家二級(jí)站。蘇州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心近年來(lái)積極開展城市空氣質(zhì)量的預(yù)報(bào)預(yù)警工作，取得了良好效果。2014年，公

56、司為蘇州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心提供了1套專門用于環(huán)境空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)預(yù)警的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)由計(jì)算節(jié)點(diǎn)、管理和IO節(jié)點(diǎn)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、InfiniBand計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、管理網(wǎng)絡(luò)、機(jī)柜系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)及其它輔助設(shè)備組成。計(jì)算節(jié)點(diǎn)采用TC4600H雙路刀片服務(wù)器，共計(jì)5臺(tái)，總雙精度浮點(diǎn)計(jì)算能力2.24萬(wàn)億次/秒，Linpack實(shí)測(cè)效率90%。整體系統(tǒng)架構(gòu)如下圖所示：中國(guó)電力科學(xué)研究院新能源所目前全球每年的風(fēng)能大約相當(dāng)于每年耗煤能量的1000倍以上，大大超過(guò)水能，也大于固體燃料和液體燃料能量的總和。風(fēng)能的重要優(yōu)勢(shì)在于，它本身不含任何污染物，是一種清潔原料，在風(fēng)電生產(chǎn)過(guò)程中既不會(huì)產(chǎn)生任何污染物，也不會(huì)造成太多的內(nèi)部

57、能量損耗。同時(shí)，風(fēng)能為天然資源，無(wú)處不在、無(wú)時(shí)不有，開發(fā)成本十分經(jīng)濟(jì)，屬于一種節(jié)能、潔凈、廉價(jià)型的優(yōu)質(zhì)能源。風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能利用最重要的形式，也是當(dāng)今世界新能源開發(fā)利用中技術(shù)最成熟、最具商業(yè)化開發(fā)前景的領(lǐng)域。但風(fēng)力發(fā)電也有其不確定因素，比如風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)力可能隨季節(jié)、氣候和局部天氣變化，因此每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的日發(fā)電量的變化幅度較大，如果電力調(diào)度系統(tǒng)無(wú)法對(duì)每個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電量進(jìn)行預(yù)估，就很難做到風(fēng)電的供給均衡，會(huì)造成極大的資源浪費(fèi)和效益損失。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，中國(guó)電力科學(xué)院研究院新能源研究所借助數(shù)值天氣預(yù)報(bào)技術(shù)，通過(guò)對(duì)全國(guó)風(fēng)電場(chǎng)區(qū)域風(fēng)力的數(shù)值預(yù)報(bào)，提高國(guó)家電網(wǎng)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)精度。公司與電科院新能源所深度合

58、作，為新能源所搭建了性能強(qiáng)勁的數(shù)值預(yù)報(bào)平臺(tái)，通過(guò)三期建設(shè)，該平臺(tái)峰值達(dá)到67.58 TFLOPS，在2011年中國(guó)高性能計(jì)算機(jī)TOP100中排名第41位。新能源所風(fēng)力數(shù)值預(yù)報(bào)和科研業(yè)務(wù)系統(tǒng)不僅對(duì)計(jì)算資源要求很高，對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)容量和聚合帶寬也非?？燎?，配置的ParaStor分布式并行存儲(chǔ)系統(tǒng)，提供了充足保障。此外，CloudBASE C1000制冷散熱系統(tǒng)大大提高了設(shè)備的制冷效率，完美解決了新能源所機(jī)房環(huán)境問(wèn)題。湖南電力科學(xué)研究院氣象災(zāi)害對(duì)電網(wǎng)安全生產(chǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行的影響越來(lái)越大。例如2008年初，一場(chǎng)史上罕見(jiàn)的大范圍、長(zhǎng)時(shí)間雨雪冰凍災(zāi)害肆虐了我國(guó)南方地區(qū)。嚴(yán)寒緊逼下，交通受阻、物資斷供、信息隔絕的同

59、時(shí)，電網(wǎng)受災(zāi)形勢(shì)尤為嚴(yán)峻，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)250億元，正常社會(huì)生活秩序被嚴(yán)重?cái)_亂。慘痛教訓(xùn)警醒人們，電網(wǎng)抵御雨雪冰凍災(zāi)害的能力必須大幅提升，電網(wǎng)企業(yè)下需要深化應(yīng)用氣象信息，減少氣象災(zāi)害帶來(lái)的損失。為有效抗擊電網(wǎng)的雨雪冰凍災(zāi)害，2007年，國(guó)家電網(wǎng)湖南省電力公司“輸電線路防災(zāi)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”在湖南正式成立。2010年，該實(shí)驗(yàn)室升級(jí)為國(guó)家電網(wǎng)公司重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)研究了電網(wǎng)覆冰災(zāi)害的形成規(guī)律、預(yù)報(bào)、監(jiān)測(cè)、防治和應(yīng)急處置等關(guān)鍵技術(shù)及裝備，提升了電網(wǎng)抵御冰雪災(zāi)害的能力。數(shù)值天氣預(yù)報(bào)以其科學(xué)、精確、客觀、結(jié)果豐富的特點(diǎn)，在氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警、防冰、防火等電網(wǎng)業(yè)務(wù)中具有重要的作用。但數(shù)值預(yù)報(bào)存在計(jì)算量和數(shù)

60、據(jù)量巨大的特點(diǎn)，一般服務(wù)器或者工作站很難滿足其需要。因此國(guó)家電網(wǎng)公司防冰減災(zāi)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室擬建立一套高性能計(jì)算平臺(tái)，滿足該實(shí)驗(yàn)室開展氣象災(zāi)害研究和業(yè)務(wù)發(fā)展的需要。公司在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域擁有眾多的成功案例和專業(yè)的技術(shù)支持能力，通過(guò)與湖南電科院用戶進(jìn)行反復(fù)的交流，最終用戶認(rèn)可了解決方案。為用戶提供了一套可擴(kuò)展、高可靠性的高性能計(jì)算集群系統(tǒng)，系統(tǒng)建成后將支撐起用戶對(duì)電網(wǎng)覆冰數(shù)值預(yù)報(bào)和預(yù)警的研究和業(yè)務(wù)工作。中國(guó)海洋大學(xué)中國(guó)海洋大學(xué)是一所以海洋和水產(chǎn)學(xué)科為特色，包括理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)（藥）學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、文學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、歷史學(xué)等學(xué)科門類較為齊全的教育部直屬重點(diǎn)綜合性大學(xué)，是國(guó)家“985 工程”