摘要：为解决集合预报因扰动产生的多样本模式预报计算量巨大问题,充分利用分布异地的网络高性能资源,基于国家网格操作系统(GOS),在门户中间件Gridshpere之上设计并实现了一种适合于集合预报应用系统的网格工作流系统.该系统实现了包括应用程序的服务封装功能,应用服务执行的节点资源动态绑定功能,应用服务之间的数据/控制相关管理功能、重启容错功能、流程监控功能等,已成功应用到集合预报应用网格门户系统,实践证明系统切实可行.

摘要：GRAPES(global and regional assimilation and prediction system)是由中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室自主研究开发的中国新一代数值天气预报系统,其目标是科研/业务通用.为了实现这一目标,结合高性能计算机的体系结构设计并实现模式的并行计算是必不可少的.作为核心开发技术之一,GRAPES系统设计并实现了模式的并行计算方案,包括中尺度有限区模式的并行计算和全球模式并行计算.GRAPES模式并行计算版本在IBM-Cluster1600上的测试表明,GRAPES模式的并行计算程序正确、稳定、有效,为其业务化之路奠定了基础,同时也为系统未来的可持续开发、优化创造了条件.

摘要：在传统的原始方程动力模式框架设计中，大多数预报模式都采用静力平衡近似。静力近似在垂直尺度与水平尺度的比例较小时是成立的。国外的一些研究表明，当水平尺度达到10km或更小的运动变得重要时，静力假定就变得有问题了，通常认为静力原始方程对细的中尺度模拟是不适合的。当模式水平格距小于5km时，非静力平衡动力过程作用将是显著的、不可忽略的。

摘要：针对目前国际上数值预报模式的最新发展趋势 ,综述了新形势下多尺度非静力通用数值预报模式框架的设计策略。目前世界上开发通用模式主要有两个途经 ,一是建立一个离散化方案和源程序代码共享的、全球和有限区通用的模式 ,二是建立一个单一的全球可变分辨率的模式。还从通用模式方程组的选取策略、模式网格属性的构造 ,时间积分方案、空间离散方案 。

摘要：为充分利用异地分布的网络高性能资源,基于网格技术和中国国家网格中间件GOS,实现了集合预报网格门户系统.首先给出了该系统的结构和所包含的主要功能组件;然后提出了调度组件的核心设计思想,分析了集合预报流程的具体计算特征,设计了适合于不同应用场景的3种调度方式;接着给出了调度方式间的实际运行性能比较,结果表明动态竞争调度方式在资源负载不稳定时明显优于静态时间优化的提交方式;最后给出了系统的具体实现和实际部分运行界面,实践表明本系统是切实可行性的.

摘要：中国气象应用网格是国家“十五”863重大专项“高性能计算机及其核心软件”资助完成的课题。文章分析了中国气象应用网格的研究背景和主要作用，给出了项目取得的主要成果和系统的总体设计。

摘要：随着高性能计算机技术的发展和应用,并行计算已成为保证数值天气预报模式业务运行时效的关键技术之一。目前高性能计算机计算能力已达到每秒千万亿次浮点计算,系统中处理器数量也早已达十万甚至更多,如此巨大的计算资源对应用软件系统的设计也提出了挑战。数值天气预报软件系统要充分利用高性能计算机提供的计算资源,必须依靠并行计算方法,这包括适合计算问题的可扩展并行算法的设计、合适的数据分配方案以及良好的任务负载平衡方案。作为中国新一代数值天气预报格点模式,GRAPES(Global and Regional Assimilation and PrEdiction System)设计的最终目标是一个科研/业务通用,区域/全球通用模式。作为一个格点模式,GRAPES的并行计算具有与欧洲中期数值预报研究中心谱模式并行计算不同的特点,GRAPES的并行计算采用了经典的水平网格数据划分。但对于全球的GRAPES模式,由于采用拉格朗日差分方案,模式极地及附近区域格点与格点之间距离的减小,使得模式并行计算在采用简单的经纬网格划分方式实现时,必须考虑极地区域并行计算跨越多个处理器时导致的频繁通讯解决途径。本研究提出了利用消息传递组通讯实现全球格点模式并行计算的一种方法,其核心思想是将极点附近一定区域内的处理器按纬向划归不同的处理器组。文中还给出了该实现方法的任务分配算法,提出了改进的任务分配负载平衡方案。在中国气象局高性能计算机IBM-cluster1600上的测试表明,算法具有较好的可扩展性,其负载平衡方案改善了计算的绝对墙钟时间,使并行计算效率提高10%以上。模式的准业务运行结果表明计算墙钟时间基本可以满足数值预报业务的实时性要求。

摘要：新一代全球/区域多尺度统一的同化与数值预报系统(global/regional assimilation and prediction system,缩写为GRAPES)已在中国气象局研究建立.该系统的核心技术包括:资料变分同化;半隐式-半拉格朗日差分方案和全可压/非静力平衡动力框架;可自由组合的、优化的物理过程参数化方案;全球、区域一体化的同化与预报系统;标准化、模块化、并行化的同化与模式程序.针对GRAPES系统的正确性、有效性,已经进行了一系列的标准测试和应用模拟试验,包括常规资料分析应用、雷达和卫星非常规资料直接分析应用试验.该系统已在国家级、区域级气象业务中心运行,在实际气象业务中发挥了重要应用.本文重点介绍数值预报模式,包括总体设计思路与策略、多尺度统一动力模式构建、物理过程参数化方案组合优化、模式程序结构设计等;同时,还通过介绍GRAPES模式的模拟试验和实际应用结果等,展示多尺度统一模式的可行性和科学性、实际应用的能力和水平.

摘要：全球有限区通用数值预报模式是21世纪数值预报模式的发展趋势,为此"十五"期间中国气象局发展了一个GRAPES(global/regional assimilation and prediction system)全球有限区多尺度非静力数值预报模式.为了验证GRAPES模式方案设计的科学性、程序编写的正确性,针对模式的特点设计了一套完整的理想试验方案来对GRAPES动力模式的性能进行检验,包括用于检验中尺度模式的密度流和三维地形波试验;用于检验近极地半拉格朗日上游点和极区离散方案正确性的越极地气流试验等.密度流试验显示模式框架对精细尺度的非线性流及其瞬变特征有较强的模拟能力;三维地形波试验说明GRAPES模式动力框架能够较好地模拟气流过山时重力内波的水平与垂直传播.而越极地气流试验验证了模式对极地半拉格朗日上游点及近极地的离散处理是正确的.实际个例试验表明,GRAPES全球模式对影响中国夏季的大尺度环流形势有较好的预报能力.

摘要：简单介绍了大型程序的分析系统的设计思想与基本构成,并给出了用该系统对欧洲中期数值预报中心的中期预报谱模式的分析结果。