[发明专利]一种非结构网格气象数值模式计算系统

说明书

本发明提供了一种非结构网格气象数值模式计算系统，包括非结构网格生成子系统和数值模拟计算子系统，所述非结构网格生成子系统用于产生数值模拟计算子系统运行所需的网格文件，所述数值模拟计算子系统用于调用网格文件，基于网格文件进行计算。本发明的有益效果为：提供了一种非结构网格气象数值模式计算系统，对于提高我国的天气预报水平和气候预测水平提供了基础性技术支持。

技术领域

本发明涉及气象技术领域，具体涉及一种非结构网格气象数值模式计算系统。

背景技术

随着社会经济水平的提高，科学技术的发展，人们对及时、准确的天气预报和气候预测的需求日益强烈，这依赖于气象数值模拟系统的发展和完善。当今的气象模拟系统已经逐渐走入面向多尺度的无缝隙预测，其标志性特点是需要适应大数据量吞吐量、大计算量、大规模并行化的运算环境。现有的气象类数值模式大多基于结构型网格，网格缺乏灵活性，算法和网格存在绑定，修改网格需要调整相应的计算方法。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种非结构网格气象数值模式计算系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种非结构网格气象数值模式计算系统，包括非结构网格生成子系统和数值模拟计算子系统，所述非结构网格生成子系统用于产生数值模拟计算子系统运行所需的网格文件，所述数值模拟计算子系统用于调用网格文件，基于网格文件进行计算。

可选的，所述非结构网格生成子系统用于产生计算子系统运行所需的网格文件，具体为：

a、产生网格分布；

b、根据网格分布产生网格间临近关系；

c、根据网格间临近关系计算网格的几何属性；

d、根据网格的几何属性生成网格文件。

可选的，所述数值模拟计算子系统包括驱动层和方法层两部分；

所述驱动层用于并行计算子区域的生成和并行环境配置，并调用不同的分量模式进行计算；所述方法层用于向所述驱动层提供用于不同分量模式计算的算子，所述方法层和驱动层之间的数据交换通过显式的数据流进行。

可选的，所述每一个分量模式为一个独立的模式原型，是驱动层的具体实例，所述驱动层设置有物理过程接口，用于为分量模式的动力框架提供物理过程源汇项。

可选的，所述驱动层用于并行计算子区域的生成和并行环境配置，并调用不同的分量模式进行计算，具体为：

首先进行子计算区域组合，形成子区域，然后建立临近子区域之间的环境和通信规则，进入模式原型；所述模式原型包括二维浅水模式原型和三维模式原型；二维浅水模式原型和三维模式原型均为驱动层的实例化。

可选的，所述二维浅水模式原型用于水平方向的算法测试和研发，包含私有数据、数据初始化、积分流程、算子调用、读写操作和并行调度内容，所述三维模式原型用于进行实际的三维天气气候模拟，包含私有数据、数据初始化、积分流程、算子调用、读写操作和并行调度内容；所述二维浅水模式原型和三维模式原型共享方法层；二维浅水模式原型和三维模式原型均为驱动层的实例化。

可选的，所述驱动层包括私有数据模块、并行调度模块、模式积分循环模块、读写操作模块和数据变量模块，所述私有数据模块为模式原型提供变量池，所述并行调度模块用于根据实际算法随子区域边界条件的需求，进行灵活的调度分配子区域的通信区信息，所述模式积分循环模块用于模式原型在一个时间步长内完成一个积分循环，所述读写操作模块用于根据所需的文件输出间隔，输出模式的文件，所述数据变量模块用于封装所述并行调度模块、模式积分循环模块和读写操作模块产生的数据。