POP海洋模式在四核至强集群上的并行计算

分析了POP海洋模式原理、离散方法。在四核至强集群上,研究分析POP模式中计算局部块技术和平衡并行数据剖分及其对模式性能的影响。针对模式的通信性能瓶颈,采用聚合通信优化技术。研究结果表明局部块技术和数据剖分方式对于POP模式并行性能影响显著;通过通信聚合优化,POP模式在四核集群上性能获得明显提升。

海洋环流数值模式POP的GPU并行优化

POP是一种全球海洋环流模式,广泛应用于海洋研究和气候预测。但是,随着模式分辨率的提高,POP对计算能力的需求呈几何级数增长,从而限制了POP模式的发展。本文在分析POP原理和特征的基础上,采用CUDA Fortran编程模型将POP模式移植到GPU平台上,并采用了网格块间并行和网格块内并行相结合的多层次并行实现全局存储器合并访问,减少局部存储器的使用,利用寄存器提高数据重用度和增大GPU端代码以减少CPU与GPU间的通信等优化策略。实验结果表明,与运行在Intel Xeon X56756核处理器上的串行程序和6进程并行程序相比,GPUPOP可以分别获得8.47倍和1.5倍的加速效果。

LICOM3.0海洋模式中太平洋北赤道逆流的模拟偏差分析

本文用CORE-IAF(Coordinated Ocean-ice Reference Experiments–Interannual Forcing)外强迫场分别强迫LICOM3(LASG/IAP Climate System Ocean Model Version 3)和POP2(Parallel Ocean Program version 2)两个海洋模式,并分析了这两个模式中太平洋北赤道逆流(NECC)的模拟结果。我们发现LICOM3和POP2模拟的NECC强度均弱于实测,这和Sun et al.(2019)的研究结果一致,也进一步证明了海洋模式中NECC偏弱是CORE-IAF外强迫场造成的,海表风应力及对应的风应力旋度是海洋模式准确模拟NECC的最主要因子。同时,我们也分析了NECC的模拟在动力机制上的差别,这里的动力强迫项包括风应力项、平流项和余项。我们发现模式的外强迫场虽然相同,但是两个模式中各动力强迫项(风应力项、平流项和余项)对NECC模拟的影响并不完全相同。

基于ESMF的POP海洋模式组件化设计与并行方法研究

针对目前海洋模式开发存在的移植、更新和相同功能代码重用困难的问题，对海洋模式的功能分解及组件化封装进行了研究，设计了一套基于地球系统建模框架（ESMF）的组件化与并行化方法，并将其应用在并行海洋模式POP上，构建了一种新的组件化海洋模式。对新模式的测试结果表明，上述方法能在保证模式正确性的基础上实现模式的可复用性与可维护性，并且能在一定程度上提高模式的运行效率。