GRAPES_GFS四维变分同化预报系统应用特征分析

顾文静 李 娟 张新诺

(国家气象信息中心高性能计算室 北京 100081)

0 引 言

随着气象业务的快速发展，中国气象局业务模式已经蕴含了天气、气候、人工影响天气和公共服务模式等四个主要部分。其中天气模式包含GRAPES集合预报、GRAPES全球预报、台风和海浪预报，以及核应急模式和睿图-STv2.0系统等；气候模式包含月动力延伸预测、季节气候预测、大气污染潜势气候预测、东亚重要环流型预测和厄尔尼诺/拉尼娜监测诊断预测等；人工影响天气模式包含CPEFS和GRAPES_CAMS；公共服务模式包含全国风能太阳能预报、近海海上预报和RMAPS_Wind系统等。

2018年4月，中国气象局派-曙光高性能计算机系统正式提供给用户使用，派-曙光高性能高性能计算机系统分为两个子系统(业务和科研)，每个子系统计算性能4 004.25 TFLOPS，存储物理容量23 088 TB。2019年8月，气象业务模式基本完成移植工作，派-曙光系统资源使用量随之增长，业务子系统CPU使用率超过60%，科研子系统CPU使用率高达80%，存储资源使用率近70%。如此规模的高性能计算机系统上线仅一年，资源使用量约三分之二，业务应用的运行特征分析变得至关重要。建立应用软件的运行特征是对业务模式分析的最有效手段。

GRAPES_GFS系统的核心部分是模式动力框架和物理过程，是一类非常具有典型性的科学计算类应用；整个过程不仅涉及密集的计算，同时伴随大量的网络操作，应用运行特征复杂。GRAPES_GFS是目前发展较为完善的业务模式，本文将以该模式作为分析对象，从资源使用情况和运行特征进行分析并提出优化建议。……