天氣預(yù)報(bào)模型

1、天氣預(yù)報(bào)模型：軟件體系結(jié)構(gòu)與性能J.MICHALAKES,J.DUDHIA,D.GILL,T.HENDERSON,J.KLEMP,W.SKAMAROCK,W.WANG中小尺度氣象部門(mén)，國(guó)家大氣研究中心，Boulder，美國(guó)科羅拉多803072004年5月第一個(gè)非測(cè)試版的天氣研究和預(yù)報(bào)（WRF）建模系統(tǒng)是為大氣研究和運(yùn)行NWP用戶設(shè)計(jì)和實(shí)施全功能的下一代建模系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵的里程碑社區(qū)。以效率，可移植性，可維護(hù)性和可擴(kuò)展性作為基巖需求，WRF軟件框架允許增量和合理的快速開(kāi)發(fā)，同時(shí)保持總體一致性和堅(jiān)持架構(gòu)及其接口。WRF2.0版本支持該模型設(shè)想的全部功能，包括在一系列高性能計(jì)算平臺(tái)，多個(gè)動(dòng)態(tài)核心和物

2、理選項(xiàng)上的高效可擴(kuò)展性能，低開(kāi)銷(xiāo)雙向交互嵌套，移動(dòng)嵌套，模型耦合，以及與其他常見(jiàn)模型基礎(chǔ)設(shè)施工作（如ESMF）的互操作性。介紹WRF項(xiàng)目已經(jīng)開(kāi)發(fā)了下一代中尺度預(yù)報(bào)模型和同化系統(tǒng)，以推進(jìn)中尺度降水系統(tǒng)的理解和預(yù)測(cè)，并促進(jìn)研究和運(yùn)營(yíng)預(yù)測(cè)社區(qū)之間的更緊密的聯(lián)系。隨著2004年5月向社區(qū)發(fā)布WRF2.0版本，將WRF建模系統(tǒng)廣泛傳播給大量用戶，并將其應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括風(fēng)暴規(guī)模研究和預(yù)測(cè)，空氣質(zhì)量模擬，.IfgqrEc-EPastpraeessingVisSD,NCARGraphics,GrADS.RIP4,etc.圖1WRF系統(tǒng)示意圖野火模擬，颶風(fēng)和熱帶風(fēng)暴預(yù)測(cè)，區(qū)域氣候和作戰(zhàn)數(shù)字天氣預(yù)報(bào)正在良好進(jìn)

3、行。2004年年底，注冊(cè)下載次數(shù)超過(guò)2,500件。來(lái)自20個(gè)國(guó)家的93個(gè)機(jī)構(gòu)的173名參與者于2004年6月在NCAR參加了年度WRF用戶研討會(huì)，并聽(tīng)取了28次涉及以WRF模式開(kāi)展工作的科學(xué)報(bào)告。在N0AA國(guó)家環(huán)境預(yù)測(cè)中心和美國(guó)空軍氣象局，正在進(jìn)行WRF的運(yùn)行實(shí)施。已經(jīng)形成了N0AA/NCAR/DoD聯(lián)合發(fā)展試驗(yàn)中心，以促進(jìn)研究界的新發(fā)展的持續(xù)測(cè)試，評(píng)估和過(guò)渡在NCEP,AFWA和美國(guó)海軍通過(guò)在各中心建立的操作測(cè)試中心的操作。如圖1所示，WRF系統(tǒng)包括WRF模型本身，用于為理想化，實(shí)數(shù)據(jù)和單向嵌套預(yù)測(cè)產(chǎn)生初始和橫向邊界條件的預(yù)處理器，用于分析和可視化的后處理器，以及三維變化數(shù)據(jù)同化（3DVAR

4、）程序。除了標(biāo)準(zhǔn)初始化（SI）程序之外，每個(gè)預(yù)處理器和3DVAR是使用WRF高級(jí)軟件框架（ASF）實(shí)現(xiàn)的并行程序。程序之間的數(shù)據(jù)流通過(guò)ASF的I/0和模型耦合API輸入和輸出。WRF模型（圖中的大框）包含兩個(gè)動(dòng)態(tài)內(nèi)核，為機(jī)構(gòu)和應(yīng)用程序提供額外的靈活性。NCAR開(kāi)發(fā)的高級(jí)研究WRF（ARW;最初的歐拉質(zhì)量或“EM”核）使用時(shí)分高階Runga-Kutta方法來(lái)整合可壓縮非靜力方程的保守公式陰。ARW作為WRF第2版為研究界提供支持，正在美國(guó)空軍氣象局正在運(yùn)行實(shí)施。NOAA/NCEP的WRF的操作實(shí)現(xiàn)使用適應(yīng)于來(lái)自非流體靜力中尺度模型（NMM）的WRFASF的動(dòng)力學(xué)。WRFASF實(shí)現(xiàn)了WRF軟件架構(gòu)

5、，是WRF模型和3DVAR系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。它具有模塊化的層次化軟件組織，可以將科學(xué)代碼與并行性以及其他架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)和安裝相關(guān)的問(wèn)題隔離開(kāi)來(lái)。這種設(shè)計(jì)對(duì)于管理一系列用戶，應(yīng)用程序和平臺(tái)的單源代碼模型的復(fù)雜性也至關(guān)重要。本文介紹WRF軟件的實(shí)現(xiàn)和性能，包括WRF2.0中提供的新功能：雙向交互和移動(dòng)嵌套，支持模型耦合，以及與新興社區(qū)建?；A(chǔ)設(shè)施（如地球系統(tǒng)建?？蚣埽┑幕ゲ僮餍浴RF高級(jí)軟件框架WRFASF包括多個(gè)可分離層和支持組件：驅(qū)動(dòng)器層，中介層，模型層，稱為注冊(cè)表的元編程實(shí)用程序，以及用于處理器間通信，數(shù)據(jù)格式的外部包的應(yīng)用程序接口（API）I/O。WRFASF的好處是促進(jìn)快速開(kāi)發(fā)，易于擴(kuò)展，充

6、分利用WRF社區(qū)的開(kāi)發(fā)工作，軟件重用，以及適應(yīng)社區(qū)模型基礎(chǔ)設(shè)施（如ESMF）。驅(qū)動(dòng)層處理模型域數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的運(yùn)行時(shí)分配和并行分解;組織，管理，交互和控制嵌套域，包括模型中的主時(shí)間循環(huán)；高級(jí)別接口到模型域上的I/O操作；以及當(dāng)WRF是更大耦合的應(yīng)用系統(tǒng)的一部分時(shí)與其他組件的接口。在驅(qū)動(dòng)程序中，每個(gè)域都抽象地表示為單個(gè)對(duì)象：Fortran90派生數(shù)據(jù)類(lèi)型，包含動(dòng)態(tài)分配的狀態(tài)數(shù)據(jù)，指向嵌套層次結(jié)構(gòu)中的其他域。嵌套表示為根源于頂級(jí)（最粗糙分辨率）域的域的樹(shù)。每個(gè)模型時(shí)間步長(zhǎng)涉及遞歸深度優(yōu)先遍歷這棵樹(shù)，推進(jìn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)及其子節(jié)點(diǎn)到下一個(gè)模型時(shí)間。強(qiáng)制，反饋和嵌套移動(dòng)也在驅(qū)動(dòng)程序中處理。中介層包含單個(gè)模型域上的特

7、定動(dòng)態(tài)核心的一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)。動(dòng)態(tài)核心的求解例程包含對(duì)模型層例程的完整集合調(diào)用以及處理器間通信（暈輪更新，并行轉(zhuǎn)置等）和多線程的調(diào)用。當(dāng)前的WRF實(shí)現(xiàn)使用RSL通信庫(kù)12，而RSL通信庫(kù)又使用消息傳遞接口（MPI）通信包。在使用OpenMP的求解例程中還規(guī)定了片上的共享存儲(chǔ)器并行性-分布式內(nèi)存補(bǔ)丁內(nèi)的第二級(jí)域分解。模型層包括構(gòu)成模型的實(shí)際計(jì)算例程：平流，擴(kuò)散，物理參數(shù)化等。模型層子程序通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)模型層接口調(diào)用：所有狀態(tài)數(shù)據(jù)作為參數(shù)，連同正在計(jì)算的圖塊的三個(gè)網(wǎng)格維度中的每一個(gè)中的起始和結(jié)束索引一起被傳遞。模型層子例程可以不包括I/O,停止語(yǔ)句，多線程或處理器間通信，確保它們可以針對(duì)任何瓦片分解或在瓦片

8、上執(zhí)行的順序被連貫地執(zhí)行。模型層接口是ASF與在模型層工作的程序員/科學(xué)家之間的合同。遵守接口確保結(jié)合到WRF中的模型層包將在框架本身被移植到的任何并行計(jì)算機(jī)上工作。具有數(shù)據(jù)依賴性的模型層例程依賴于中介層在它們被調(diào)用之前執(zhí)行必要的處理器間通信。程序員通過(guò)向注冊(cè)表添加條目來(lái)描述通信類(lèi)型和模式，然后插入符號(hào)以在求解例程中的適當(dāng)位置執(zhí)行通信。注冊(cè)表是關(guān)于WRF數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的信息的簡(jiǎn)明數(shù)據(jù)庫(kù)，以及用于從數(shù)據(jù)庫(kù)中的符號(hào)自動(dòng)生成大部分WRFParentDomain圖2嵌套分解與通訊代碼的機(jī)制。注冊(cè)表數(shù)據(jù)庫(kù)是表的集合，列出并描述了WRF狀態(tài)變量和數(shù)組及其屬性，例如維度，時(shí)間級(jí)數(shù)，與特定動(dòng)態(tài)核心的關(guān)聯(lián)，與特定物理

9、包的關(guān)聯(lián)，輸入的成員資格，輸出，或重新啟動(dòng)數(shù)據(jù)集，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行通信操作，以及一些描述性元數(shù)據(jù)，例如變量或數(shù)組表示的內(nèi)容及其單位。從該數(shù)據(jù)庫(kù)，注冊(cè)表生成用于基礎(chǔ)設(shè)施的層之間的接口的代碼，用于通信和嵌套的打包和解包代碼以及對(duì)于模型I/0代碼的例程的逐字段調(diào)用，否則將極其耗時(shí)并且容易進(jìn)行手動(dòng)寫(xiě)入和管理。在WRF中添加或修改狀態(tài)變量或數(shù)組是在注冊(cè)表中修改一行或兩行的問(wèn)題。目前，注冊(cè)管理機(jī)構(gòu)自動(dòng)生成總共250萬(wàn)條WRF代碼中的60萬(wàn)條。外部軟件包的API也是WRF軟件框架的一部分。這些允許WRF使用不同的軟件包用于自描述數(shù)據(jù)格式，模型耦合工具包和庫(kù)，以及通過(guò)簡(jiǎn)單地將外部軟件包適配到接口來(lái)進(jìn)行處理器間通信的

10、庫(kù)。清潔API還支持在其他方向重用；例如，地球系統(tǒng)建模框架開(kāi)發(fā)人員正在調(diào)整WRFI/OAPI以在ESMF軟件中使用。WRF基礎(chǔ)設(shè)施的文檔，包括注冊(cè)表的參考文檔，WRFI/O應(yīng)用程序接口規(guī)范以及基于Web的WRF代碼和文檔瀏覽器6在線維護(hù)。WRF的其他軟件文檔正在進(jìn)行中。巢和移動(dòng)巢嵌套是網(wǎng)格細(xì)化的一種形式，其允許將昂貴的較高分辨率計(jì)算集中在感興趣區(qū)域上。WRF2.0包括對(duì)單向和雙向交互嵌套域的支持。WRF中的嵌套是非旋轉(zhuǎn)和對(duì)齊的，使得父網(wǎng)格點(diǎn)與下面的嵌套上的點(diǎn)重合，這消除了對(duì)更復(fù)雜的廣義重新格柵計(jì)算的需要。嵌套配置在運(yùn)行時(shí)通過(guò)名稱列表指定。WRFASF支持在模擬期間的任何時(shí)間創(chuàng)建和刪除嵌套，但是

11、如果運(yùn)行需要嵌套分辨率地形或其他下邊界數(shù)據(jù)的輸入，則WRF模型當(dāng)前被限制為開(kāi)始嵌套;這個(gè)限制將在不久的將來(lái)得到解決。巢可以伸縮（嵌套在巢內(nèi)）到任意水平的細(xì)化水平。垂直細(xì)化尚未實(shí)現(xiàn)。精化比是整數(shù)，通常為1：3。在2.0.3版本中發(fā)布了移動(dòng)嵌套的原型實(shí)現(xiàn)。這個(gè)版本用于4公里移動(dòng)巢模擬颶風(fēng)伊萬(wàn)（2004年9月）?？梢栽诰€查看動(dòng)畫(huà)。高效和可擴(kuò)展的嵌套實(shí)現(xiàn)是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。嵌套模擬中的所有域都在同一組進(jìn)程上分解，嵌套域與父進(jìn)程同步運(yùn)行。交換強(qiáng)制和反饋信息需要通信以在每個(gè)父時(shí)間步驟中跨進(jìn)程散布和收集數(shù)據(jù)。此外，父域數(shù)據(jù)到嵌套點(diǎn)的插值是負(fù)載不平衡的，因?yàn)樗鼉H在父域和嵌套共享的域的區(qū)域上發(fā)生。這通過(guò)首先將父域數(shù)

12、據(jù)重新布置到存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的嵌套域點(diǎn)的過(guò)程而被部分地減輕，允許在本地和在更大數(shù)量的過(guò)程上執(zhí)行內(nèi)插。圖2示出了覆蓋嵌套邊界（包括用于西北巢角的“a”和“b”）的過(guò)程的父域數(shù)據(jù)被傳送到計(jì)算嵌套邊界（包括過(guò)程“c”）的過(guò)程。通過(guò)同一組進(jìn)程）。在重排父域數(shù)據(jù)之后，在嵌套邊界處理上局部地執(zhí)行父-嵌套網(wǎng)格插值。嵌套開(kāi)銷(xiāo)通過(guò)將同等大小的父域和嵌套域運(yùn)行為雙向交互域，然后分別作為獨(dú)立的單域運(yùn)行來(lái)衡量。嵌套的開(kāi)銷(xiāo)在5%和8%之間，取決于過(guò)程的數(shù)量，以及在并行MM5模型中觀察到的15%開(kāi)銷(xiāo)的目標(biāo)內(nèi)。大多數(shù)開(kāi)銷(xiāo)出現(xiàn)與內(nèi)插的成本相關(guān)，其使用相對(duì)昂貴的非線性算法。移動(dòng)嵌套的方法與雙向嵌套相同，一些額外的邏輯添加到框架和模型代

13、碼：確定是否是移動(dòng)的時(shí)間，如果是，移動(dòng)的方向和距離。調(diào)整嵌套點(diǎn)上的點(diǎn)與父域上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的關(guān)系。在嵌套移動(dòng)的相反方向上在嵌套的2維和3維狀態(tài)數(shù)組中移動(dòng)數(shù)據(jù)。當(dāng)嵌套移動(dòng)到相對(duì)于父域的新位置時(shí)，初始化嵌套的前邊緣。在上述步驟1中需要另外的工作以結(jié)合自動(dòng)特征跟隨嵌套移動(dòng)機(jī)制，并且在步驟4中允許運(yùn)行時(shí)間攝取嵌套分辨率下邊界數(shù)據(jù)，例如在移動(dòng)的前邊緣上的地形和土地利用巢。最后，將解決將移動(dòng)耦合到諸如海洋模型的外部模型的問(wèn)題。4.1/O和型號(hào)耦合WRFASF中的I/0和模型耦合API在WRF模型和用于I/0和數(shù)據(jù)格式化的外部軟件包之間提供了一個(gè)統(tǒng)一的，與軟件包無(wú)關(guān)的接口。用于NetCDF，并行HDF5，本地

14、二進(jìn)制和GRIB1I/0的API的實(shí)現(xiàn)可運(yùn)行時(shí)分配給框架的I/O流.WRFI/0和模型耦合API也支持模型耦合，在下和PRISM耦合框架7中完善的一個(gè)想法?！榜詈献鳛镮/0”是有吸引力的，因?yàn)樗试S在已經(jīng)存在用于I/0的模型的控制結(jié)構(gòu)和接口內(nèi)封裝組件數(shù)據(jù)交換的細(xì)節(jié)。它需要對(duì)模型本身很少（如果有的話）修改，它容易且有效地適應(yīng)于不同形式的耦合（順序或并行），它可以在在線和離線模式之間透明地（從應(yīng)用的角度）切換，耦合，并且它自然地適合于諸如網(wǎng)格計(jì)算的分布式計(jì)算環(huán)境。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了WRFI/0和模型耦合API的兩個(gè)模型耦合實(shí)現(xiàn)：模型耦合工具包（MCT）10是社區(qū)氣候系統(tǒng)模型（CCSM）耦合器的基礎(chǔ);模型耦

15、合環(huán)境庫(kù)（MCEL）2是基于C0RBA的基于客戶端-服務(wù)器的耦合框架。WindSth鬲Wlv.U.VWRFUll-VioSAVANsveHeightAudirJirctinmoLSOMAP(rRCr圖3黃海模擬的耦合圖顯示W(wǎng)RF（大氣），ADCIRC（海洋環(huán)流），SWAN（波模型）和LS0M（沉積物光學(xué)）。WRF的U和V速度為空氣；U和來(lái)自ADCIRC的是水。WRFI/0和模型耦合API的MCT實(shí)現(xiàn)支持對(duì)WRF和區(qū)域海洋建模系統(tǒng)（R0MS）之間緊密耦合到適度耦合的相互作用的邊界條件的定期，計(jì)劃的交換。WRF風(fēng)應(yīng)力和熱通量被發(fā)送到海洋模型，并且從R0MS接收海表面溫度。執(zhí)行WRF/R0MS耦合的

16、三個(gè)性能基準(zhǔn)，并且耦合開(kāi)銷(xiāo)是標(biāo)稱的，遠(yuǎn)低于耦合系統(tǒng)的總運(yùn)行時(shí)間的1%。耦合的WRF/ROMS系統(tǒng)已被用于后續(xù)的科學(xué)研究，涉及14中描述的理想化的颶風(fēng)渦流。WRF/ROMSMCT實(shí)現(xiàn)已經(jīng)在Globus工具包中的MPICH-G2庫(kù)在基本的計(jì)算網(wǎng)格上進(jìn)行了演示.1ROMS在西雅圖NOAA太平洋海洋環(huán)境實(shí)驗(yàn)室（PMEL）的一個(gè)IntelLinux節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行；WRF在博爾德NOAA預(yù)報(bào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（FSL）的四個(gè)Linux節(jié)點(diǎn)上。即使在地理分布式系統(tǒng)中，使用基于Globus的MCT的WRF/ROMS耦合的開(kāi)銷(xiāo)也小于2%。WRFI/O和模型耦合API的MCEL實(shí)現(xiàn)支持具有更寬范圍的空間和時(shí)間尺度或者不規(guī)則的

17、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的相互作用的模型集合的耦合。圖3顯示了1999年11月的一個(gè)高風(fēng)力事件的黃海沿海環(huán)境的四模型模擬的輸出.WRF耦合到由ADCIRC海洋和SWAN波模型組成的系統(tǒng)。ADCIRC和SWAN反過(guò)來(lái)提供了一個(gè)模擬潛水員可見(jiàn)度的沉積和光學(xué)模型1。使用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格的ADCIRC也通過(guò)WRFI/OAPI與MCEL接口，以證明其適用于其他模型和網(wǎng)格系統(tǒng)。MCEL支持并發(fā)耦合，意味著組件在不同組的處理器上同時(shí)運(yùn)行。圖4顯示了組件之間的相互作用的時(shí)序。與MCT一樣，測(cè)量的耦合開(kāi)銷(xiāo)很小。WRF，大氣，是模擬的主要成本。因此，我們從WRF大氣的角度測(cè)量耦合開(kāi)銷(xiāo)。從WRF測(cè)量的耦合的成本在每個(gè)方向上每次交換僅為

18、15-20毫秒。使用WRF在4個(gè)處理器上運(yùn)行，耦合開(kāi)銷(xiāo)可以忽略不計(jì)-小于總運(yùn)行時(shí)間的一半。在32個(gè)處理器上，耦合的開(kāi)銷(xiāo)低于運(yùn)行成本的5%。I1TICVoilelT=01=3T-2圖4四個(gè)并發(fā)執(zhí)行模型之間的數(shù)據(jù)交互時(shí)間表。耦合間隔T為1小時(shí)。地球系統(tǒng)建模框架，一個(gè)新興的基于社區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)和軟件基礎(chǔ)設(shè)施采用不同的方法來(lái)建模耦合。與將耦合處理為I/O的形式相反，ESMF組件被重構(gòu)以符合頂級(jí)“符合ESMF”的組件接口。這允許基于ESMF的驅(qū)動(dòng)程序控制模型初始化，集成和最終化。通過(guò)將導(dǎo)入和導(dǎo)出狀態(tài)對(duì)象傳遞通過(guò)組件的頂層接口，可以在組件之間交換耦合數(shù)據(jù)。目前不支持多可執(zhí)行的執(zhí)行和與分布式和網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境的兼容性

19、。WRF適用于支持頂層接口要求，作為ESMF耦合組件進(jìn)行互操作，但也將通過(guò)I/O類(lèi)耦合機(jī)制通過(guò)WRFI/O和模型耦合API繼續(xù)互操作。實(shí)現(xiàn)一種通過(guò)WRFI/O和模型耦合API呈現(xiàn)自身的ESMF耦合的形式也正在被探索。性能WRF軟件的關(guān)鍵目標(biāo)是在共享，分布式存儲(chǔ)器和混合并行架構(gòu)以及向量和標(biāo)量處理器類(lèi)型上的可移植性和效率。WRFASF支持兩級(jí)分解策略，首先通過(guò)分布式內(nèi)存補(bǔ)丁分解每個(gè)模型域，然后在每個(gè)補(bǔ)丁內(nèi)通過(guò)共享內(nèi)存磁貼分解?？蚣芎湍Ｐ蛯咏涌谠试S驅(qū)動(dòng)層在任意形狀和大小的矩形補(bǔ)丁和瓦片上分解域，為結(jié)構(gòu)化計(jì)算盡可能有效地提供最大的靈活性。為了實(shí)現(xiàn)WRF性能可移植性的目標(biāo)，在各種目標(biāo)計(jì)算機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行常規(guī)

20、基準(zhǔn)測(cè)試。圖5表示2004年年底WRF性能的快照;最新的結(jié)果被維護(hù)并在web上定期更新.1圖中的測(cè)試用例是在美國(guó)大陸（CONUS）域上的48小時(shí)，12km的解決方案。該域的計(jì)算成本是每平均時(shí)間步長(zhǎng)（72秒）大約220億個(gè)浮點(diǎn)操作。性能被定義為模型速度，忽略I/O和初始化成本，直接測(cè)量為在模型積分的代表性時(shí)段內(nèi)每時(shí)間步長(zhǎng)的平均成本，并且被表示為標(biāo)準(zhǔn)化浮點(diǎn)速率和模擬速度。這些是速度的等效測(cè)量，但是浮點(diǎn)速率表示速度作為相對(duì)于理論峰值能力的效率的測(cè)量，而模擬速度，模擬時(shí)間與實(shí)際時(shí)間的比率作為實(shí)際時(shí)間的測(cè)量更相關(guān)途徑。這個(gè)WRF基準(zhǔn)的目的是證明目標(biāo)架構(gòu)上的WRF模型的計(jì)算性能和擴(kuò)展?；鶞?zhǔn)旨在提供用于比較

21、不同架構(gòu)的性能和用于將WRF計(jì)算性能和縮放與其他類(lèi)似模型進(jìn)行比較的手段。鑒于高性能計(jì)算硬件的不斷發(fā)展和不斷增加的多樣性，定義什么被計(jì)為一個(gè)過(guò)程是很重要的。對(duì)于這個(gè)基準(zhǔn)，并行過(guò)程是指令和相關(guān)狀態(tài)的最細(xì)粒度序列，其產(chǎn)生解的可分離和不相交部分。通常，進(jìn)程的數(shù)量是在給定運(yùn)行期間并行執(zhí)行的WRF瓦片的數(shù)量。175WRF也EMCor#425k3OGk35,DX=12kmDT=72feHP(ODOO.IA6415GHf,呂氏為t陽(yáng)用T1點(diǎn)$隠邯XIiJROClh-PlL.,3.2GHz：flUynetilffbE上佰FSL；PEOJ善ulzl|.7GHzFmte鍛邙卩CEPHFMphiE厳amto(PSC|

22、003M3翎151INMi冏序n険eWiRws舉圖52004年底WRF性能結(jié)果。結(jié)論自從2004年發(fā)布以來(lái),WRF第2版已經(jīng)在研究和運(yùn)營(yíng)社群中越來(lái)越多地采用。除了為中尺度模擬和數(shù)據(jù)同化提供一個(gè)共同的工具，WRF項(xiàng)目也開(kāi)始服務(wù)于更廣泛的目標(biāo)，促進(jìn)溝通，合作和協(xié)作，特別是在區(qū)域氣候，空氣質(zhì)量模擬和數(shù)值的WRF工作組天氣預(yù)報(bào)研究。WRF軟件通過(guò)持續(xù)的工作，包括研討會(huì)，教程，幫助臺(tái)服務(wù)和在線文檔為用戶社區(qū)提供支持。NCEP和空軍氣象局的運(yùn)行實(shí)施正在進(jìn)行中，NOAA/NCAR/NCAR聯(lián)合發(fā)展測(cè)試中心促進(jìn)了WRF項(xiàng)目將研究轉(zhuǎn)化為運(yùn)行的目標(biāo)。多機(jī)構(gòu)WRF開(kāi)發(fā)工作的核心是WRFASF：個(gè)靈活，可維護(hù)，可擴(kuò)展

23、的框架，允許對(duì)各種用戶，機(jī)構(gòu)和應(yīng)用程序的WRF軟件進(jìn)行快速開(kāi)發(fā)，支持和維護(hù)。在全系列高性能計(jì)算系統(tǒng)上的可移植性和效率是一個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)。最后，WRFASF及其接口的模塊化設(shè)計(jì)有助于將WRF與PRISM和ESMF等社區(qū)模型基礎(chǔ)設(shè)施工作進(jìn)行模型耦合和集成。致謝M.Yang(NCSA),T.Black,N.Surgi.andS.G.Gopalakrishnan(NOAA/-NCEP),D.Schaffer,J.Middlecoff,G.Grell(NOAA/FSL),M.Bettencourt(AFRL),ShuyiChenandDavidNolan(U.Miami),AlanWallcraft(NRL

24、),ChrisMoore(NOAA/PMEL).JINZhiyan(CMA),D.Barker,A.Bourgeois,C.Deluca,R.Loft(NCAR),J.Wegiel(AFWA),T.Hutchinson(WSI),R.JacobandJ.Larson(ANL).參考文獻(xiàn)Allard,R.,C.Barron,C.A.Blain,P.Hogan,T.Keen,L.Smedstad,A.Wallcraft,C.Berger,S.Howington,J.Smith,R.Signell,M.Bettencourt,andM.Cobb,“HighFidelitySimulationofLi

25、ttoralEnvironments,”inproceedingsofUGC2002,June2002.Bettencourt,M.T.DistributedModelCouplingFramework,inproceedingsofHPDC-11,July2002.(http:/www./gannon/-hpdc/hpdcll.html)Black,T.,E.Rogers,Z.Janjic,H.Chuang,andG.DiMego.ForecastguidancefromNCEPshighresolutionnonhydrostaticmesoscalemodel.Preprints15thConferenceonNumericalWeatherPrediction,SanAntonio,TX,Amer.Meteor.Soc.,J23-J24.2002.Coats,C.J.,J.N.McHenry,A