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科研所:喜迎十四运,数值模式为运动保驾护航
发布时间:2020-10-13 08:30:06 作者:

第十四届全国运动会将于明年9月15日在西安开幕,十四运的顺利举办离不开精准、精细的气象服务保障。为了迎接十四运的顺利召开,提高天气预报的“网格化和精细化”,陕西省气象局提前3年规划陕西省区域数值模式系统的建设,成立了攻关小组,成员主要由陕西省气象科学研究所数值模式研究室全体成员及信息中心和西安市气象局各一人组成。于今年顺利建成陕西省区域数值模式系统,为十四运的顺利召开保驾护航。

领导有方,组织得力。数值模式系统主要建设单位为陕西省气象科学研究所数值模式研究室,所领导亲自靠前指挥。自攻关小组成立以来,陕西省气象局薛春芳副局长多次召开协调会,分析安排阶段性工作,听取工作进展汇报,协调解决困难问题。攻关小组坚持每两周文字汇报一次工作进展,交流未来工作展望和计划,及时提出工作中面临的困难,上下齐心,共促模式搭建顺利进行。

攻关小组成立后即派出两名博士长驻北京城市气象研究院以北京睿图短期数值预报模式为基准,学习模式的安装,调试以及各模块自动化运行流程的编写。两名博士克服生活及工作上的困难,兢兢业业,夜以继日,阅读大量英文模式相关的参考书籍及文献,将主动摸索与模式专家讨论请教相结合,按时按期完成了学习任务。攻关小组其他成员也抓住这次学习的有利时机进行短期调研学习,同时紧锣密鼓在单位进行模式搭建前的软硬件环境的准备工作。

争分夺秒进行陕西模式系统的布局、测试和安装,亮点工作频出。数值模式研究室技术人员在学习北京睿图短期天气预报的搭建流程的同时推陈出新,攻克软硬件难题将模式运行速度大幅度提高。

模式研究室技术人员在进行安装测试WRF模式的工作中一起攻克了一系列的技术难题,将陕西省区域数模式系统运行72小时时效的速度大幅度提高。自5月初西咸新区大数据中心曙光服务器集群交付科研所进行陕西省区域数值模式系统的安装调试以来,数值模式研究室技术人员加班加点,主动放弃五一假期和周末的休息时间调试模式运行环境,安装模式运行所需要的大量函数库,安装测试运行效率高,性能好的WRF模式版本。在模式测试的初期,研究室技术人员按照正常的安装流程对模式进行安装后测试运行,发现模式的运行速度极其缓慢,双层嵌套每步长积分需要1.32秒,预报72小时,积分需要2.5小时,这与性能相近的服务器积分速度相比偏慢很多。经过查找、测试问题及与曙光公司技术人员不断沟通,明确了问题所在,经过3天的停机硬件、网络检修以及和并行环境MPI的适配调整,最终将每步长积分时间缩短至0.59秒左右,72小时预报积分时间从2.5小时缩短至45分钟左右,速度提高了3倍以上,大大提高了数值模式预报的时效性。

数值模式研究室自主建成陕西模式系统后处理和产品绘图模块,设计修改完成UPP的并行处理方式。WRF官网上发布的UPP后处理软件是串行的运算方式,我省在搭建模式环境中摸索出了一套在服务中并行的办法,并且成功运行,使后处理的时间大幅度缩短至5分多钟,这在国内尚属首次。

模式运行结果大小大幅度压缩,进一步加快了处理速度和节省了服务器的存储空间。通过阅读大量的模式运行英文手册及库函数手册,学习了最新的Netcdf压缩技术,由于使用了该压缩技术,增加了模式输出结果的压缩比率,使模式每小时的输出结果大小由原来的1.5-1.8G左右缩小至0.5-0.7G左右,保证运算性能的前提下,单文件体积减小约60%,进一步加快了后处理速度和节省了服务器的存储空间,进而减少将来购买硬件设备的支出费用。

数值模式系统成功搭建,成果显著。数值模式研究室即公关小组全体成员经过近两年的不懈努力和辛勤工作,顺利搭建了陕西省区域数值模式系统,为 3小时滚动更新(同化实况资料)的预报系统,共有两层嵌套区域, 9 公里分辨率区域范围覆盖了全中国,3 公里分辨率区域主要覆盖陕西省及附近区域。数值模式预报系统每日预报8次,每隔 3 小时快速获取一次常规观测资料(GTS),用于不断进行资料同化更新观测场信息,并可以根据不同业务预报需求,对预报时效进行相应调整,其中3次(00/12/18UTC)为最长的72小时时效产品。建成了实时的预报结果展示平台,预报结果可以通过网页供全省预报业务人员快速查看,产品包含降水预报、形势场预报、温度场预报、水汽场预报、云量预报和综合图展示等。同时在显示平台上开发了针对十四运而设计的各运动场馆的精细化定制预报产品,切实为十四运的顺利召开贡献力量。