[发明专利]一种海洋观测数据格点化多级并行加速计算方法与系统

权利要求书

1.一种海洋观测数据格点化多级并行加速计算方法，其步骤包括：

S1：获取用于海洋观测数据格点同化的海洋观测数据O、海洋观测误差数据D、CMIP模式数据C、全球海洋陆地边界地形数据L以及全球海洋平均观测数据M；

S2：基于MPI多进程进行所有观测数据网格矩阵的格点化：获取所有的气候态、深度的观测数据网格矩阵，总数记为total；假设当前观测数据网格矩阵的索引为index；

S3：判断index是否超出total：

S3-1：若index未超出total，则确认粗粒度任务的分发策略，然后主进程分发指定深度的观测数据场、扰动数据场、空间坐标矩阵P、观测场Q、分析场U以及扰动场V给子进程，对索引为index的单一观测数据网格矩阵进行格点化处理，并将子进程计算所得的平均数据场和扰动数据场数据发送给主进程，index＝index+1转向步骤S3；

S3-2：若index超出total，则对网格格点化数据进行聚合与整理：主进程接收来子进程发送的各指定深度的平均数据场和扰动数据场数据；然后依据观测数据网格矩阵索引对平均数据场和扰动数据场进行聚合与整理，形成具有完整空间覆盖的立体海洋观测格点化集合数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于OpenMP多线程实现单一观测数据网格矩阵所有格点进行同化的方法为：

S4-1：计算观测扰动矩阵Z：Z₀＝Q^T-mean(V^T)^T，Z₁＝U^T；

S4-2：计算缩放的增益向量矩阵H和缩放的集合观测异常矩阵N以及中间状态矩阵H^′，并设定局地化半径radius；其中，N＝R×Z₀，H＝R×(O-repmat(mean(V^T)^T,1,m))；m为CMIP模式气候态模型个数；增益向量矩阵H和集合观测异常矩阵N的行维数一致，均为观测数据网格矩阵中所有需要进行数据格点化计算的格点数目，N为列数为1的列向量，将N按列数扩展至H中，形成中间状态矩阵H^′，依据海洋典型空间尺度、所处理的海洋观测数据类型、实际年率尺度确定局地化半径radius；

S4-3：根据细粒度并行的任务分发策略对细粒度计算任务进行分组和分发，然后逐个对网格格点进行并行格点化计算。