APEC會議雖然已經(jīng)結(jié)束，但會議期間的藍天仍然讓人記憶猶新。隨著空氣污染加劇，環(huán)境問題一直困擾著每個市民，霧霾、PM2.5等成為大家日常生活的關注焦點。
近期，為了提高空氣質(zhì)量監(jiān)測預報準確度，減少霧霾等空氣污染情況對人們生活帶來的困擾，黑龍江、四川、濟南等省市的環(huán)境監(jiān)測中心引入高科技手段，將利用高性能計算集群來統(tǒng)計和分析空氣污染數(shù)據(jù)，從而為提高空氣質(zhì)量提供重要數(shù)據(jù)參考。
霧霾問題使環(huán)境監(jiān)測預報需求更加迫切
隨著霧霾問題的廣泛化，空氣質(zhì)量預測預報已成為人們關注的焦點，這對環(huán)境監(jiān)測工作提出了新的要求。當前，國際上主要使用統(tǒng)計預報和數(shù)值預報兩種方法進行環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測，而數(shù)值預報憑借客觀、實時、準確、高效等特點，已逐漸成為新時期下我國空氣質(zhì)量日報和預報工作的首選手段。
以數(shù)值預報為基礎展開的環(huán)境監(jiān)測，主要依靠氣象基礎數(shù)據(jù)結(jié)合城市本地的污染排放清單，通過計算污染排放的光化學過程實現(xiàn)污染源的濃度解析和污染的流動情況，最終得出未來的預測信息。無論是計算污染排放的光化學反應過程，還是后續(xù)的污染流動，都需要大量的計算過程。因此，數(shù)值預報的準確程度，與高性能計算機息息相關。
環(huán)保應用高性能計算流程圖
數(shù)值預報工作需要在限定時間內(nèi)完成大量環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理，并對計算結(jié)果的準確性有非常高的要求，才能讓政府、機構(gòu)和企業(yè)對外提供及時、準確的空氣質(zhì)量服務。從技術(shù)角度來看，數(shù)值預報是典型的計算密集型應用，對高性能計算平臺的計算能力要求極高。
高性能計算如何服務環(huán)境監(jiān)測預報應用
浪潮是國內(nèi)高性能計算的領導廠商，在多個行業(yè)中積累了豐富的應用經(jīng)驗。在環(huán)境監(jiān)測領域，浪潮早在2010年上海世博會期間就為上海環(huán)境監(jiān)測中心建設了一套污染預測高性能系統(tǒng)，在2012年全運會期間又為濟南環(huán)境監(jiān)測中心建設了一套污染預測高性能系統(tǒng)。
通過自身專家團隊以及同相關研究機構(gòu)的合作，浪潮在精準氣象預測預報、大氣污染集成預報和智能融合、數(shù)據(jù)綜合分析和同化利用、大規(guī)模實時仿真及動態(tài)排放分析等方面取得了相當多的研究成果，對國際上主流的多種數(shù)值預報模式具有第一手的經(jīng)驗。
多模式環(huán)境預測預報框架
省市環(huán)境監(jiān)測預報高性能解決方案
據(jù)悉，這些省市在計算平臺采用了浪潮天梭TS10000高性能集群系統(tǒng)，從而為環(huán)境監(jiān)測中心打造了高效能、高帶寬、易管理的計算系統(tǒng)。
這套解決方案采用了浪潮Nx5440M4刀片服務器，可以在8U空間內(nèi)容納20個超高密度計算刀片，單刀箱實現(xiàn)16.6萬億次超強計算能力，非常適合于計算密集型任務;在互聯(lián)網(wǎng)絡采用FDR Infiniband互聯(lián)技術(shù)，滿足大量數(shù)據(jù)交換要求。
海量存儲技術(shù)也應用于高性能計算平臺，通過部署浪潮TStor高帶寬并行文件存儲系統(tǒng)，具備良好的擴展在2個IO節(jié)點即實現(xiàn)了每秒GB級別的超高吞吐帶寬，滿足計算對于快速數(shù)據(jù)讀取的要求。
由于采用了先進的集群統(tǒng)一服務平臺Cluster Engine，全面實現(xiàn)了集群的監(jiān)控、管理、報警、作業(yè)調(diào)度等各方面工作。通過定制化的作業(yè)模板與工作流、靈活高效的作業(yè)調(diào)度策略、實用的僵尸進程處理、Checkpoint應用功能、獨特的能耗管理功能、應用負載分析、自動數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計分析等，大幅了降低HPC系統(tǒng)管理使用難度。
目前，基于高性能計算集群的空氣質(zhì)量檢測預報業(yè)務運行良好，由此可以看到高性能計算在空氣質(zhì)量數(shù)值預報領域正在發(fā)揮出越來越重要的作用，這將讓“APEC藍”從曇花一現(xiàn)變成一種長期的現(xiàn)象。未來，人們會擁有一片干凈剔透的藍天。