中尺度大气模式MM5在传统并行和网格环境上的对比

为了将中尺度大气模式MM5应用到并行和网格计算领域,对中尺度大气模式MM5的原理进行研究,搭建了并行和网格环境,给出了需要的组件和配置流程,对网格和并行计算进行了比较.结果表明,CPU个数不再是提升MM5运行效率的瓶颈;在网络环境较差的条件下,gridftp比ftp更安全和稳定.     

数值天气预报与并行计算

从社会需求出发,论述了开展中尺度数值预报的重要性,及数值预报对高性能计算机的要求;介绍了中尺度气象模式MM5的结构特征;给出中尺度模式的差分近似算法;分析了数值天气预报模式并行计算的可行性。     

中尺度天气模式在龙芯通用CPU平台的移植和应用

龙芯是中国科学院计算技术研究所自主研发的通用中央处理器(central processing unit,CPU),采用MIPS精简指令集构架.数值天气预报领域是目前高性能计算应用的重要领域之一,本研究选取广泛使用的中尺度气象模式MM5开展龙芯平台天气预报系统研发,在龙芯3A平台成功移植完成MM5模式所依赖的MPICH等各类软件库,构建MM5模式运行的龙芯版软件环境.在此基础上,实现MM5模式下垫面处理模块TERRAIN、水平空间插值模块REGRID、垂直插值模块INTERPF以及MM5模式主模块在龙芯平台的编译移植,并实现MM5模式主模块在龙芯3A平台的并行运行.基于以北京为核心区域的嵌套模拟测试表明,运用单个龙芯3A节点模拟48h情景需要耗费大约50h,未来随着龙芯计算节点增加计算耗时将随之降低,将有望在龙芯计算平台实现中尺度气象模式的预报模拟.本研究同时完成格点分析显示系统(grid analysis and display system,GrADS)和三维可视化软件Vis5D在龙芯平台的编译移植,并以此构建中尺度气象模式预报系统展示子系统,实现龙芯平台中尺度气象模式模拟所需要的全生态移植与应用.     

网格技术在图像处理中的应用研究

简要介绍了网格技术在图像方面的应用,并且遵循WSRF规范、基于GT4开发工具包设计和实现了一个方便快捷的开发平台GBuilder.同时,在给出了网格环境下的图像处理时序图的基础上,实现了图像填充和着色处理两个应用实例.通过这两个应用,验证了基于GBuilder平台网格环境下网格应用开发的实用性和网格技术在分布式高性能计算中的优势.     

一次梅雨锋中尺度暴雨的模拟试验

利用中尺度气象模式MM5对1998年6月23－26日梅雨锋中的一次中尺度暴雨过程中进行了二重网格双向嵌套全物理过程的模拟试验。控制试验模拟结果与实况比较吻合，对降水的模拟结果表明，选择合适的物理方案，MM5能很好地模拟出梅雨锋中尺度雨团的位置、强度及移动，对开展中尺度天气数值预报具有报导意义。对可分辨尺度降水物理方案和边界层方案的试验表明：就本个例而言，用简单冰相的参数化方案能较好地描述梅雨锋中的中尺度降水物理，其效果优于混合冰相；Blackadar高分辨率边界层方案效果优于MRF方案。     

“95.1”高原暴雪及其中尺度系统发展和演变的非静力模式模拟

为了对青藏高原暴雪进行深入的数值模拟研究,在对1995年1月17-18日（“95.1”）高原暴雪进行天气分析的基础上,利用非静力中尺度数值模式MM5对该次暴雪过程进行了数值模拟。数值模拟结果和客观分析结果的比较表明,非静力中尺度数值模式MM5有能力再现地面以上大、中尺度环流系统和热力场;同时MM5能够成功地模拟出复杂大地形条件下“95.1”高原暴雪中尺度低涡的发生、发展及结构演变。模拟的运动场和云微物理量场的时空演变表明,垂直运动场与水汽场的耦合是水汽凝结和冻结成雪的运动学条件;气旋性涡柱和上升运动及深厚湿舌的耦合是暴雪形成的一种重要动力机制;模拟的流场演变表明流场更能表征高原上的中尺度系统。     

用香港风廓线雷达资料看中尺度数值模式MM5的模拟能力

利用1998年华南暴雨科学实验期间香港风廓线雷达的高时空分辨率资料考察了中尺度数值模式MM5对6月8日到9日香港特大暴雨个例的风场模拟结果。研究表明MM5模式输出的风廓线和风廓线雷达的观测结果有很好的相似性，进一步确认了利用模式输出研究中尺度对流系统结构和机理的合理性。     

网格计算平台GBuilder下图像处理应用研究与实现

OGSA(开放网格服务体系架构)规范、OGSI(开放网格服务基础架构)技术标准以及基础平台GT3(Globus Toolkit 3.x)的研究实现使得开发网格应用成为可能,但是当前网格计算应用快速开发问题仍是困扰网格应用的关键问题之一.所提及的网格开发平台GBuilder正是基于此而构建的一个方便快捷的开发平台.网格计算的一个重要特点就是对强大计算能力的支持,通过网格节点对图像的快速计算处理和对实现结果的分析验证了基于GBuilder网格平台在网格环境下实现网格的可操作性和实用性.     

基于无线MobileAgent的网格GIS模型及其实现

在对网格计算技术和移动智能体（Mobile Agent）分布式计算技术研究的基础上，提出了一种基于无线Mobile Agent的网格GIS模型。该模型集成网格技术、Mobile Agent、GPS、CD-MA、TCP／IP、UDP等技术，可以进行空间信息的网格计算、实时采集与移动服务和移动目标的实时监控，并且该模型在Visual C＋＋和eMbedded Visual C＋＋环境下从底层构建了网格计算环境下的Mobile Agent运行环境、网格GIS分布式服务器、Mobile Agent代理服务器和移动GIS客户端等模块，该模型在上海某区绿化网格化调查与管理应用中进行了试验，结果表明所提出的模型具有较好的灵活性和实用性。     

基于Globus的网格安全技术

网格计算是基于Internet的新兴技术,源于分布式计算,用来解决复杂协同计算和应用。网格安全问题是网格计算中的一个核心问题,Globus项目的GSI是一个解决网格计算问题的集成方案。本文分析了网格环境下的安全问题和安全需求,并详细地介绍了GSI的网格安全技术。