|
|
|
题名
|
作者
|
年代
|
出处
|
被引量
|
| 1 | 海洋环流模式LICOM的GPU实现与优化显示文摘【目的】为了加速海洋环流模式LICOM的积分计算,降低因分辨率的提升而带来的运行成本,本文设计并实现了基于CUDA C的GPU加速版本。【方法】本文基于目前最新的LICOM3版本,在分析LICOM海洋网格块的并行算法的基础上,结合使用CUDA线程并行计算海洋网格点,将LICOM主要计算程序移植到GPU平台上,并从数据传输和设备内存的使用两个方面进行优化。【结果】实验表明,GPU版本模拟结果的与原CPU版本基本一致。与使用相同数量的Intel Xeon E5-2680 V2 CPU相比,使用2至16块NVIDIA K20 GPU单个模式天加速了9.31到1.27倍。【局限】由于LICOM3计算的边界同步通信比较多,限制了程序的可扩展性,未来需要通过边界通信优化和算法优化来提高模式的可扩展性。【结论】本文对LICOM3程序进行了GPU版本的实现和优化,取得了一定的加速效果并保持较好的扩展性,为今后面向更大规模计算的海洋环流模式发展提供了经验和参考。 | 张留莹 王鹏飞 张峰 刘海龙 林鹏飞 王涛 韦俊林 田少博 姜金荣 迟学斌 | 2020 | 数据与计算发展前沿2020，2，4： | 2 |
| 2 | FGOALS-g3模拟的南亚夏季风:气候态和年际变率显示文摘南亚夏季风的变化决定着印度半岛的旱涝状况,气候系统模式则是研究南亚夏季风变化规律的重要工具。本文基于观测和JRA55再分析资料,系统评估了FGOALS-g3模式模拟的南亚夏季风气候态和年际变率,并重点关注FGOALS-g3与FGOALS-g2以及是否考虑海气相互作用的模拟差异。结果表明,由于局地海温模拟的变化,相比于FGOALS-g2,FGOALS-g3模拟的南亚夏季风在气候态热带印度洋信风和El Ni?o期间沃克环流下沉支上有明显改进。同时,由于对流层系统性冷偏差持续存在并且中心位于副热带300 hPa附近,造成气候态上经向温度梯度减弱,使季风环流减弱,导致FGOALS-g3中陆地季风槽的水汽辐散偏差和降水干偏差仍然存在;在年际变率上,FGOALS-g3模拟的El Ni?o期间赤道西太平洋海温冷异常偏弱,印度洋偶极子偏强,导致印度半岛下沉运动减弱,FGOALS-g3中ENSO—印度降水负相关关系也依然偏弱。研究表明,耦合过程导致的气候态海温偏差通过改变环流和水汽输送,有效补偿了大气模式中印度半岛中部和中南半岛的降水湿偏差;在年际变率上,耦合模式由于考虑了海温—降水—云短波辐射的负反馈过程,能够减小大气模式模拟偏差的强度,但印太暖池区海温模拟偏差导致沃克环流下沉支偏西,使得印度半岛的降水响应出现更大的湿偏差。 | 何林强 周天军 李立娟 林鹏飞 陈晓龙 邹立维 | 2022 | 大气科学2022，46，5： | 1 |
| 3 | 大规模海洋数据同化的并行优化显示文摘海洋数据同化是一种同时利用海洋观测资料和海洋数值模式对海洋数据进行修正的有效方法,经过处理的海洋数据更加接近海洋的真实情况.在高分辨率下,基于中国科学院大气物理研究所(Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences,IAP)和大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(State Key Laboratory Modelling for Atmospheric Sciences and Geophysical Fluid Dynamics,LASG)发展的LASG/IAP气候系统海洋模式(LASG/IAP climate ocean model,LICOM)的同化并行程序往往涉及大量的文件读取、通信和计算,以往的研究虽然对这些方面进行了优化,但是由于优化只是停留在上层算法层面,没有考虑底层的文件系统以及超算集群的架构,因此优化的效果不太明显.针对以往研究存在的问题,进一步将海洋数据同化的数据特性、计算特性与所使用的超算平台的架构特性相结合,在此基础上结合时间局部性和空间局部性,提出了基于计算拓扑图的负载均衡策略、基于Lustre文件存储架构和超算集群特性的并行优化策略,以及计算、读取通信、写回3层重叠策略.最后,使用高分辨率数据集,在天河2号超算集群上对所提算法进行了测试.相比于现有算法,所提的算法在4 000核下对总体同化性能上提升了18倍.另外,还在曙光7 000超算集群上开展了测试.在4 000块DCU加速卡上,相比于已有算法,所提算法提升总体计算性能8倍左右. | 蔡迪 洪学海 肖俊敏 谭光明 | 2023 | 计算机研究与发展2023，60，5： | 1 |
| 4 | 北非季风气候态及其年际变率的数值模拟:基于FGOALS-g3模式的诊断分析显示文摘本文基于参加第六次“国际耦合模式比较计划”(CMIP6)的IAP/LASG气候系统模式FGOALS-g3的耦合(Historical)与非耦合(AMIP)试验结果,通过与观测和再分析资料的比较,评估了FGOALS-g3模式Historical与AMIP试验对北非地区1979~2010年7~9月降水气候态和年际变率的模拟能力;利用水汽收支方程与回归分析研究了模式模拟降水偏差的原因;通过比较耦合与非耦合试验的模拟结果,分析了海气耦合过程对非洲季风模拟偏差的影响。结果表明,在气候平均态上,Historical与AMIP试验模拟的降水均较观测偏少且位置偏南,模拟的北非夏季西南季风环流偏弱。AMIP试验模拟的萨赫勒和北非季风区降水与观测降水的空间相关系数分别为0.80、0.62,而Historical试验仅有0.74和0.46,且AMIP试验对应的均方根误差为2.58、3.23 mm,Historical试验为3.30 mm、4.01 mm,说明与Historical试验相比,AMIP试验的模拟偏差更小。水汽收支分析表明,Historical与AMIP试验均低估了北非季风区水汽辐合,同时低估了垂直水汽平流项与蒸发项,高估了水平水汽平流项,导致模式模拟的降水偏少,且Historical试验的偏差大于AMIP试验。在年际变率方面,观测中,北非夏季风降水—ENSO呈负相关关系。AMIP试验能够模拟出ENSO正位相时北非夏季降水的负异常,且较观测的负异常偏强,而Historical试验模拟的负相关关系并不显著。AMIP试验高估了北非地区垂直运动、热带东风急流与低层季风环流对ENSO的响应强度,导致降水异常偏强,而Historical试验低估了上述响应强度,产生弱降水负异常。水汽收支表明,北非夏季降水—ENSO的负相关关系由垂直水汽平流项的动力项主导。AMIP试验高估了垂直平流项及其动力项的贡献,但Historical试验高估水平平流项与垂直热力项异常的贡献,说明Historical试验模拟的北非夏季降水—ENSO相关关系偏差与水平平流项异常的抑制作用有关。 | 邱慧 周天军 陈梓明 张文霞 陈晓龙 李立娟 林鹏飞 | 2023 | 大气科学2023，47，4： | 0 |
| 5 | The Super-large Ensemble Experiments of CAS FGOALS-g3显示文摘A super-large ensemble simulation dataset with 110 members has been produced by the fully coupled model FGOALS-g3 developed by researchers at the Institute of Atmospheric Physics,Chinese Academy of Sciences.This is the first dataset of large ensemble simulations with a climate system model developed by a Chinese modeling center.The simulation has the largest realizations up to now worldwide in terms of single-model initial-condition large ensembles.Each member includes a historical experiment(1850-2014)and an experiment(2015-99)under the very high greenhouse gas emissions Shared Socioeconomic Pathway scenario(SSP5-8.5).The dataset includes monthly and daily temperature,precipitation,and other variables,requiring storage of 275 TB.Additionally,the surface air temperature(SAT)and land precipitation simulated by the FGOALS-g3 super-large ensemble have been validated and projected.The ensemble can capture the response of SAT and land precipitation to external forcings well,and the internal variabilities can be quantified.The availability of more than 100 realizations will help researchers to study rare events and improve the understanding of the impact of internal variability on forced climate changes. | Pengfei LIN Bowen ZHAO Jilin WEI Hailong LIU Wenxia ZHANG Xiaolong CHEN Jie JIANG Mengrong DING Wenmin MAN Jinrong JIANG Xu ZHANG Yuewen DING Wenrong BAI Chenyang JIN Zipeng YU Yiwen LI Weipeng ZHENG Tianjun ZHOU | 2022 | Advances in Atmospheric Sciences2022，39，10： | 0 |
| 6 | 对流层增暖热带放大现象:基于FGOALS-g3的模拟研究显示文摘热带地区的湿绝热过程会放大地表的增暖幅度,在约200 hPa高度上产生增暖峰值,该现象被称为“热带对流层放大”。热带对流层放大是气候变化的显著特征之一,是检验气候模式性能的重要指标。本文基于RSS4.0卫星数据和ERA5.1再分析资料,系统分析了FGOALS-g3模式对气温变化特别是热带对流层放大的模拟能力,并通过新旧版本模式(FGOALS-g3与FGOALS-g2)的比较指出了新版本模式模拟技巧的提升;通过比较FGOALS-g3历史模拟试验与GAMIL3单独大气模式AMIP试验结果,研究了海气耦合过程对模拟结果的影响。结果表明,FGOALS-g3能够合理再现观测中的全球对流层显著增温趋势,但模拟的增温趋势偏强,这与气候系统内部变率以及两代气候系统模式所使用的历史气候外强迫差异有关。其对于观测中热带平均增温廓线以及热带对流层放大的空间分布均表现出良好的模拟性能,模拟的热带对流层放大现象的量值大小存在正偏差,与模拟的对流层低层温度变化偏强有关。FGOALS-g3较FGOALS-g2在性能上有一定提升,主要表现为增加了对于火山气溶胶强迫的响应,并在热带对流层放大的空间分布及平均气温趋势廓线的刻画方面更加合理。由于缺少海气耦合过程,GAMIL3 AMIP试验无法有效体现外强迫变化对于对流层增温趋势的作用,故在长期趋势的模拟上存在结构性偏差,但由于受观测海温驱动其在年际变率方面表现合理。 | 刘士嘉 周天军 江洁 左萌 巫明娜 | 2023 | 大气科学2023，47，1： | 0 |
| 7 | 亚洲季风降水季节演变特征的气候系统模式模拟:基于FGOALS-g3和FGOALS-g2的比较评估显示文摘亚洲季风降水的季节演变对亚洲农业生产和社会经济有重要的影响。本文通过与观测资料对比,评估了中国科学院大气物理研究所研发的最新版本的气候系统模式FGOALS-g3相对于上一版本FGOALS-g2对亚洲季风降水季节演变的模拟能力,并通过与FGOALS-g3海温驱动的大气模式结果对比,研究海气相互作用对季风降水量年循环模拟的影响。结果表明,FGOALS-g3提高了对南亚和西北太平洋降水量年循环的模拟能力,部分源于大气模式的改进,但对其他区域模拟性能改进不明显。FGOALS-g3对西北太平洋季风爆发、撤退、峰值和持续时间、阿拉伯海东部季风撤退和持续时间以及印度半岛至中国南海季风峰值时间的模拟偏差有所改进,且考虑模式自身海气耦合过程后,可显著改善西北太平洋区域降水量年循环等模拟偏差。与FGOALS-g2相比,在南亚和中南半岛区域,FGOALS-g3模拟的季风爆发更晚,这是由非洲大陆降水量干偏差导致索马里越赤道急流减弱,加剧该区域5月负降水量偏差导致。在西北太平洋,FGOALS-g3显著改善了季风爆发西侧推迟而东侧提前的模拟偏差,原因是太平洋东暖西冷的海温偏差显著减小,局地Hadley环流增强,在该区域产生异常下沉运动,减小了西侧1月降水量湿偏差,使5月相对于1月的降水量增加,而东侧5月降水量与1月降水量的干偏差得以互相抵消。研究表明热带大尺度海温型模拟偏差的改进对提高亚洲季风降水量年循环的模拟能力有重要作用。 | 王泽毅 陈晓龙 周天军 邹立维 李立娟 林鹏飞 何林强 | 2023 | 大气科学2023，47，5： | 0 |
| 8 | FGOALS耦合模式对赤道太平洋海温和降水年循环的模拟评估显示文摘本文评估了中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG/IAP)研发的全球气候系统模式(FGOALS)的4个版本(FGOALS-g2、s2、g3、f3-L)对赤道太平洋地区的海温、降水气候态和季节循环的模拟能力。本文从海气耦合机制和热量收支的角度对耦合模式结果和相应的大气模式比较计划试验(AMIP)进行了对比分析,探讨了造成这一地区海温和降水模拟偏差的原因。结果显示,上一代模式g2和s2的海表温度均方根误差大于2℃,新一代模式g3和f3-L模拟的均方根误差降低50%,为1℃左右。因为新版本中赤道太平洋地区的净短波辐射平均态误差的减小,海洋上层热量动力输送过程的改善和净短波辐射与海温回归关系改进,赤道太平洋地区海温的平均态,南北温度和降水的不对称性都更加接近观测。f3-L比g3在上述方面改进更多,海温也更加合理。但是新一代版本模拟的降水均没有显著改进,赤道北侧ITCZ的降水偏大4 mm d;。对流降水带来的凝结潜热释放加强了南北非绝热加热梯度,越赤道南风偏差抵消了一部分因为短波辐射偏大带来的海温偏暖,这说明海温平均态的改善是模拟误差相互抵消的结果。在季节循环的模拟方面也存在类似的现象,f3-L和g3中的海温年循环有所改进但较观测振幅仍旧偏弱。这是因为f3-L和g3模拟的经向风和潜热的年循环振幅比前版本要偏强,误差加大的同时也更大地抵消短波辐射的年循环偏差。g2和s2模拟的海温在赤道东太平洋则存在一个虚假半年循环分量,这主要是由潜热通量半年循环偏差所引起的。 | 李恬燕 俞永强 | 2021 | 大气科学2021，45，6： | 0 |
| 9 | LICOM海洋模式对南大洋环流的模拟评估显示文摘使用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG/IAP)开发的第三代气候海洋模式(LASG/IAP Climate system Ocean Model version 3,LICOM3.0)低分辨率版本在海洋模式比较计划(Ocean Model Intercomparison Project,OMIP)试验中的模拟数据,描述了南极绕极流(Antarctic Circumpolar Current,ACC)和南大洋经向翻转环流(Meridional Overturning Circulation,MOC)在1958-2009年的平均状态及其变化,并与已有的模式模拟结果和观测结果对比以评估LICOM模式的模拟效果.通过对比已有模式模拟数据发现,LICOM3.0模式模拟的ACC和南大洋MOC在两组OMIP试验中平均状态相仿、结果在合理范围内,但OMIP1试验中海表强迫的变化趋势较OMIP2试验中的变化更大,得到的环流输送在OMIP1试验中增长趋势也更大. | 白佳慧 刘海龙 李逸文 林鹏飞 于子棚 | 2023 | 气候与环境研究2023，28，1： | 0 |
您所在的机构暂未开通此部分的功能，请联系管理员