多省市建高性能计算监测预报空气质量

APEC会议虽然已经结束，但会议期间的蓝天仍然让人记忆犹新。随着空气污染加剧，环境问题一直困扰着每个市民，雾霾、PM2.5等成为大家日常生活的关注焦点。

近期，为了提高空气质量监测预报准确度，减少雾霾等空气污染情况对人们生活带来的困扰，黑龙江、四川、济南等省市的环境监测中心引入高科技手段，将利用高性能计算集群来统计和分析空气污染数据，从而为提高空气质量提供重要数据参考。

雾霾问题使环境监测预报需求更加迫切

随着雾霾问题的广泛化，空气质量预测预报已成为人们关注的焦点，这对环境监测工作提出了新的要求。当前，国际上主要使用统计预报和数值预报两种方法进行环境质量的监测，而数值预报凭借客观、实时、准确、高效等特点，已逐渐成为新时期下我国空气质量日报和预报工作的首选手段。

以数值预报为基础展开的环境监测，主要依靠气象基础数据结合城市本地的污染排放清单，通过计算污染排放的光化学过程实现污染源的浓度解析和污染的流动情况，最终得出未来的预测信息。无论是计算污染排放的光化学反应过程，还是后续的污染流动，都需要大量的计算过程。因此，数值预报的准确程度，与高性能计算机息息相关。

环保应用高性能计算流程图

数值预报工作需要在限定时间内完成大量环境监测数据的处理，并对计算结果的准确性有非常高的要求，才能让政府、机构和企业对外提供及时、准确的空气质量服务。从技术角度来看，数值预报是典型的计算密集型应用，对高性能计算平台的计算能力要求极高。

高性能计算如何服务环境监测预报应用

浪潮是国内高性能计算的领导厂商，在多个行业中积累了丰富的应用经验。在环境监测领域，浪潮早在2010年上海世博会期间就为上海环境监测中心建设了一套污染预测高性能系统，在2012年全运会期间又为济南环境监测中心建设了一套污染预测高性能系统。

通过自身专家团队以及同相关研究机构的合作，浪潮在精准气象预测预报、大气污染集成预报和智能融合、数据综合分析和同化利用、大规模实时仿真及动态排放分析等方面取得了相当多的研究成果，对国际上主流的多种数值预报模式具有第一手的经验。

多模式环境预测预报框架

省市环境监测预报高性能解决方案

据悉，这些省市在计算平台采用了浪潮天梭TS10000高性能集群系统，从而为环境监测中心打造了高效能、高带宽、易管理的计算系统。

这套解决方案采用了浪潮Nx5440M4刀片服务器，可以在8U空间内容纳20个超高密度计算刀片，单刀箱实现16.6万亿次超强计算能力，非常适合于计算密集型任务;在互联网络采用FDR Infiniband互联技术，满足大量数据交换要求。

海量存储技术也应用于高性能计算平台，通过部署浪潮TStor高带宽并行文件存储系统，具备良好的扩展在2个IO节点即实现了每秒GB级别的超高吞吐带宽，满足计算对于快速数据读取的要求。

由于采用了先进的集群统一服务平台Cluster Engine，全面实现了集群的监控、管理、报警、作业调度等各方面工作。通过定制化的作业模板与工作流、灵活高效的作业调度策略、实用的僵尸进程处理、Checkpoint应用功能、独特的能耗管理功能、应用负载分析、自动数据收集统计分析等，大幅了降低HPC系统管理使用难度。

目前，基于高性能计算集群的空气质量检测预报业务运行良好，由此可以看到高性能计算在空气质量数值预报领域正在发挥出越来越重要的作用，这将让“APEC蓝”从昙花一现变成一种长期的现象。未来，人们会拥有一片干净剔透的蓝天。