[發明專利]一種非結構網格氣象數值模式計算系統

有效

• 申請號: 201810226798.X
• 申請日: 2018-03-19
• 公開（公告）號: CN108459989B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 張祎;李建;王丹
• 申請（專利權）人: 中國氣象科學研究院
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 趙永強

本發明提供了一種非結構網格氣象數值模式計算系統，包括非結構網格生成子系統和數值模擬計算子系統，所述非結構網格生成子系統用于產生數值模擬計算子系統運行所需的網格文件，所述數值模擬計算子系統用于調用網格文件，基于網格文件進行計算。本發明的有益效果為：提供了一種非結構網格氣象數值模式計算系統，對于提高我國的天氣預報水平和氣候預測水平提供了基礎性技術支持。

技術領域

本發明涉及氣象技術領域，具體涉及一種非結構網格氣象數值模式計算系統。

背景技術

隨著社會經濟水平的提高，科學技術的發展，人們對及時、準確的天氣預報和氣候預測的需求日益強烈，這依賴于氣象數值模擬系統的發展和完善。當今的氣象模擬系統已經逐漸走入面向多尺度的無縫隙預測，其標志性特點是需要適應大數據量吞吐量、大計算量、大規模并行化的運算環境。現有的氣象類數值模式大多基于結構型網格，網格缺乏靈活性，算法和網格存在綁定，修改網格需要調整相應的計算方法。

發明內容

針對上述問題，本發明旨在提供一種非結構網格氣象數值模式計算系統。

本發明的目的采用以下技術方案來實現：

提供了一種非結構網格氣象數值模式計算系統，包括非結構網格生成子系統和數值模擬計算子系統，所述非結構網格生成子系統用于產生數值模擬計算子系統運行所需的網格文件，所述數值模擬計算子系統用于調用網格文件，基于網格文件進行計算。

可選的，所述非結構網格生成子系統用于產生計算子系統運行所需的網格文件，具體為：

a、產生網格分布；

b、根據網格分布產生網格間臨近關系；

c、根據網格間臨近關系計算網格的幾何屬性；

d、根據網格的幾何屬性生成網格文件。

可選的，所述數值模擬計算子系統包括驅動層和方法層兩部分；

所述驅動層用于并行計算子區域的生成和并行環境配置，并調用不同的分量模式進行計算；所述方法層用于向所述驅動層提供用于不同分量模式計算的算子，所述方法層和驅動層之間的數據交換通過顯式的數據流進行。

可選的，所述每一個分量模式為一個獨立的模式原型，是驅動層的具體實例，所述驅動層設置有物理過程接口，用于為分量模式的動力框架提供物理過程源匯項。

可選的，所述驅動層用于并行計算子區域的生成和并行環境配置，并調用不同的分量模式進行計算，具體為：

首先進行子計算區域組合，形成子區域，然后建立臨近子區域之間的環境和通信規則，進入模式原型；所述模式原型包括二維淺水模式原型和三維模式原型；二維淺水模式原型和三維模式原型均為驅動層的實例化。

可選的，所述二維淺水模式原型用于水平方向的算法測試和研發，包含私有數據、數據初始化、積分流程、算子調用、讀寫操作和并行調度內容，所述三維模式原型用于進行實際的三維天氣氣候模擬，包含私有數據、數據初始化、積分流程、算子調用、讀寫操作和并行調度內容；所述二維淺水模式原型和三維模式原型共享方法層；二維淺水模式原型和三維模式原型均為驅動層的實例化。

可選的，所述驅動層包括私有數據模塊、并行調度模塊、模式積分循環模塊、讀寫操作模塊和數據變量模塊，所述私有數據模塊為模式原型提供變量池，所述并行調度模塊用于根據實際算法隨子區域邊界條件的需求，進行靈活的調度分配子區域的通信區信息，所述模式積分循環模塊用于模式原型在一個時間步長內完成一個積分循環，所述讀寫操作模塊用于根據所需的文件輸出間隔，輸出模式的文件，所述數據變量模塊用于封裝所述并行調度模塊、模式積分循環模塊和讀寫操作模塊產生的數據。