冬奥会和高性能计算的关系我藏不住了...

冬奥会赛程已经接近尾声,不知道大家有没有关注各位选手的奥运村Vlog。


小鲲在某站上看到很多选手对北京冬奥会赞不绝口,衣食住行、比赛场地、冰墩墩以及展现的“黑科技”都让外国运动员各种晒,各种炫耀。


其中有个黑科技牢牢地吸引住了小鲲的视线,他就是“百米级尺度、分钟级更新”的天气监测。


看到这个黑科技的名字,小鲲的职业雷达就在狂响,五个大字在头上具现化:


高!性!能!计!算!


是的,冬奥会如此高标准气象监测的背后离不开高性能计算的支撑。


冬奥会和高性能计算的关系我藏不住了...的图1

为什么需要精准预测

天气?


冬奥会顺利举办需要精密的天气监测


在冬奥会历史上,从未有过在大陆性季风气候带举办的先例,而北京冬奥会是第一次。


相比海洋性气候,大陆性气候降水偏少,昼夜温差大。季风性突出,2月的北京,主要由冬季风控制,但春季风在萌动之中,属于换季阶段, 气候非常多变。


在这样的条件之下,我们更加需要对风和温度的精准监测及预报。


运动员需要精准天气预告


以自由式滑雪空中技巧赛为例,男子运动员的时速需要达到70迈才能够完成特定难度的技术动作,多一迈、少一迈,对这一跳的成功率都会有影响。


我国滑雪名将徐梦桃在平昌冬奥决赛中就曾遭遇强逆风,因起滑速度不够导致“三周跳”技术动作出现严重失误,最终憾失奖牌。


如果能够提前掌握雪道的每一个位置的温度、风速、风向等信息,就能根据安排做出精准的动作,取得更好的成绩。


冬奥会和高性能计算的关系我藏不住了...的图2

精准预测天气需要的

计算量到底有多大?


往届冬奥会,客观气象预报基本以千米网格为主,时间更新频率是半小时至1小时。


而北京冬奥会高精度气象预报的空间网格距最高是67米,时间更新频次最高是10分钟。


气象局会把某一区域的大气分割成一个个立方网格,基于之前导入的参数和物理规律,模拟它们之间的相互运动趋势。


要做到更高精度的模拟,就要把立方网格切得更细,时间片段也要截得更碎,但这样一来,运算量就会发生指数级飙升


此次北京气象局搭建了800台服务器组成的高性能计算系统,满足了7×24小时无休的天气、气候及环境的气象业务应用需求。实现了气象预报的大升级。


该高性能计算系统1分钟的运算成果,换到家用计算机计算则需要1年的时间。这其中的计算量可想而知。


冬奥会和高性能计算的关系我藏不住了...的图3

云化气象监测,赋予

超强计算能力


气象数据的特点之一是庞杂且数据量大。所以经常会受到可用计算能力的限制。想要提高气象监测的精确度,算力就成了非常重要的一环。

早在2019年,中国气象局曾提出的“计算”需求就包括:高性能计算系统峰值运算速度要不低于8000万亿次每秒、在线存储容量要大于12.6PB、全系统可用度超过99%等等。


如果在本地自建机房,就无法避免大量成本的投入。后续也没有足够的专业IT人员对基础设施进行及时的运营和维护。


面对这些问题,使用云端高性能计算或许就成了更好的选择。


冬奥会和高性能计算的关系我藏不住了...的图4

北鲲云一站式云超算平台


北鲲云一站式云超算平台持续助力气象学研究。


基于MOM5全球海洋-海冰模式,中国某局开发了海洋资料EnOI同化系统,可实现对卫星海表温度资料和卫星高度计资料的同化。


中国某局使用北鲲云一站式超算平台最新的960个CPU运行该全球同化系统,12个小时即可完成未来一个月的海洋预报工作。


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