寒冬不冷 HPC气象预测大雪早供暖

2012年的第一场雪，比以往时候来的更早一些。短短一个周末，一下子从秋雨变成了冬雪，季节的转换可以说是瞬间完成的，但是却未觉的今年的冬天冷，原因无他，今年的供暖比寒流来得更早。

在供暖之前，北京市气象局通过气象预测了解到11月3日至11月7日期间可能出现寒流，因此市政府决定将2012-2013年采暖季居民供热时间提前至11月3日24时。不得不说，弹性的供暖制度更加人性化，但这有个前提：预测的准确性。因此别忘记幕后的功臣—准确预测到寒流将至的HPC系统。

天体情况的变化自古就影响着民生大计，“草船借箭”的故事给诸葛亮博得“神机妙算”的千古美名。如今，“神机妙算”的重任由HPC接任，最常用到超级计算机的领域要数气象预测、地震预测、碰撞试验、石油勘探、生命科学等研究。气象预测是气象科学中发展最为迅速的一个重要组成部分，他所研究的大气运动关系到区域重要灾害性天气的生消。所得出的预测结果源于两方面，一方面应用卫星、雷达、风廓线仪和自动观测站等一系列新的探测工具，获取观测实时数据;另一方面通过数值模式，对天气变化过程进行深入的模拟研究和预报试验。无疑，超级计算机担负着模拟计算的重任。

超级计算机通常是指由数百数千甚至更多的处理器组成、能计算普通PC机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。因此是计算机中功能最强、运算速度最快、存储容量最大的一类计算机系统，多用于尖端科技领域。

北京气象局07年引进了IBM超级计算机来进行天气预报和空气质量控制工作，型号为IBM System p575，整套系统有1280颗CPU的高性能计算机，峰值浮点计算能力达到每秒9.8万亿次(TFlops)。当时为了应对08年奥运会时期准确的预测天气情况，之后服役于气象局，提供更加精确的北京地区天气预报。该系统能够覆盖4.4万平方公里的区域，可为每平方公里按小时提供数字天气预报、空气质量预报等，多年的风风雨雨，可谓功不可没。

弹指间到了2012的尾声，无论是否世界末日，但全球各地灾害频发却是不争的事实。美国东海岸地区遭受飓风桑迪的肆虐，造成不小的影响，虽没有什么方法能消除天气的威胁，但对可能会出现的天气威胁作出准确的预测，赢得应对时间却是非常重要的。世界上最快的气候研究超级计算机黄石(Yellowstone)，已于最近的上线，被安放在美国国家大气开云全站官方下载 的怀俄明州超级计算中心，每秒钟运算速度可达1500万亿次，主要用途是对实体系统进行数值模拟，比如大气和海洋等，今后该区域的天气预测将会变得准确得多。黄石拥有100个互相连通的机柜，其并行处理器总数为74592个，是全球运行速度最快的25台超级计算机之一。

大气运动是一个相当复杂的结构，受到海陆分布、地形和下垫面条件的影响，甚至人类活动都会对大气运动的规律性带来一定的影响，这无形中也增加了预测的难度。正因如此，对暴雨的预测远比对寒流来袭的预测难度大得多。我国算是超算大国却算不上是超算强国，其差异在于应用程序不完善，软件发展远不及硬件发展的水平。可以看到，国内正有不少组织机构或是厂商在努力推进在HPC领域的研究以及HPC人才的培养。又是一个预测出会有雨雪的周末，希望能更多地看到HPC服务于生活，为寒冬增暖;更希望明年的雨季不会出现因“62年不遇的特大暴雨”难以预料而遭受人身财产损失。

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