• <cite id="soq1z"></cite>
  • <rt id="soq1z"></rt>
    1. <tt id="soq1z"><span id="soq1z"><samp id="soq1z"></samp></span></tt>
       
      ? TEL 400-634-5119
      當前位置:
      高性能計算----大氣物理所
      來源: | 作者:pro8160c5 | 發布時間: 2018-09-03 | 4947 次瀏覽 | 分享到:

      1、需求分析

          “十一五”以來,我國加大了大氣污染治理力度,二氧化硫、二氧化氮和PM10等常規污染物濃度持續下降,但隨著經濟社會的快速發展,能源消耗大幅攀升,機動車保有量急劇增加,社會污染物排放量呈現顯著增長,在PM10和TSP污染問題尚未完全解決的情況下,部分區域PM2.5和臭氧污染加重,灰霾現象頻繁發生。尤其是2012年10月以來,我國中東部地區持續多日出現灰霾天氣,但由于我國現行環境空氣質量標準偏松,使得各地公布的空氣質量監測數據與公眾感官存在較大差異,灰霾問題成為社會各界廣泛關注的焦點。
          2012年2月29日,環境保護部發布了《環境空氣質量標準》,新標準增加了PM2.5和臭氧八小時濃度限值監測指標,收嚴了二氧化氮、PM10濃度限值,新的評價體系進一步與國際標準相接軌,實現了空氣質量評價結果與人民群眾切身感受相一致,也對我國大氣污染防治提出了更高的要求。
          空氣質量預測預報的手段一般可分為傳統的統計預報和新興的數值預報兩種。統計預報利用現有監測的歷史數據,基于統計分析,研究大氣環境的變化規律做出的預報和預警,目前在預報中得到廣泛應用。然而,由于其基于統計概念學,其很難定量分析各成分的數據,且沒有考慮污染源變化的影響。數值預測預報是基于對大氣物理和化學過程規律的理解上,利用數學方法對其模擬。數值預測預報充分考慮到大氣過程,更考慮了大氣中不同物質之間的轉換,對各種尺度污染物輸送作出充分模擬。不僅考慮了污染源變化的影響,且更方便追蹤污染源對空氣質量的影響,為決策者提供科學的依據,是空氣質量預報預警的發展方向。
          區域空氣質量模式是空氣質量數值預報預警的核心。它以氣象模式結果為驅動場,以污染源排放清單為基礎,通過區域空氣質量模式預測未來一段時間各種污染物的濃度數據,并在此基礎上計算區域、網格的相關空氣質量情況。目前大氣環境領域所應用的模式最常用的有MODELS-3/CMAQ、CAMx、ADMS、CALPUFF、AERMOD和中科院大氣所的NAQPMS等。其中MODELS-3/CMAQ、CAMx、NAQPMS的計算主模式是完全并行化的,需要的計算量比較大,而ADMS,CALPUFF和AERMOD則是串行程序,一般的工作站就能勝任。
          
      Models-3/CMAQ是美國環??偩衷?0世紀90年代末發展的基于“一個大氣”理念的第三代空氣質量模式系統。它繼承了原有模式的計算模塊,增加了化學物與氣象要素之間的反饋作用,實現了多物種(如臭氧、SO2、酸雨、氣溶膠等)的同時模擬,實現了多尺度網格嵌套,對大氣物理化學過程的描述更加全面、細致,代表了環境空氣質量模式發展方向。該模式系統具有決策支持和大氣物理與大氣化學動力耦合的研究功能,是一個將大氣質量預報同大氣質量保證和污染控制的決策支持體系緊密聯系在一起的大氣質量預警管理系統。Models-3/CMAQ是環境預報領域中廣泛使用的一個模式,支持并行計算,并具備較好的擴展性。

      2、
      解決方案
          針對環境保護部門的環境空氣質量模式應用需求,提供針對性的高性能集群專業解決方案。方案硬件拓撲圖如下圖所示:

          整套集群方案包括數據交換區、Web出口區、計算集群區、集群存儲區以及網絡系統等部分構成。數據交換區包括FTP服務器和下載終端,負責氣象資料數據、污染源數據的下載和收集,為計算集群環境模式計算提供輸入數據。Web出口區包含數據庫服務器和Web服務器,提供數據的對外接口,實現數據下載和模式結果的發布。計算集群區是整套方案的核心,包括刀片計算節點、胖計算節點、登陸管理節點等,實現數據處理和保存、環境模式計算、結果生成和發布等一系列業務流程。集群存儲系統采用曙光Parastor分布式并行存儲系統,提供海量的數據存儲空間和高速的并發讀寫性能。
          對于環境空氣質量預報平臺的建設,提供如下圖所示的空氣質量多模式集合預報解決方案,采用CMAQ、CAMx、NAQPSM三種主流的大氣質量模式進行集合預報。該平臺具有五大功能:
      1、氣象資料管理: 氣象資料管理主要功能是收集、展現、分析空氣質量預報預警所需的各種氣象資料,包括文本型和圖片型數據。
      2、污染資料管理: 建立污染資料數據庫,導入歷史實況污染監測資料資料。根據需求,實現歷史污染數據同比、環比等統計分析功能,并實現對歷史上任意時間段的污染過程歷史數據進行查詢分析等功能。
      3、空氣質量預報: 預報功能包括區域污染形式預報和站點空氣質量預報,預報污染物包括PM10、SO2、NO2、O3和PM2.5等。分別提供未來3天該區域的逐小時濃度預報和24小時均值預報。
      4、來源追蹤與分析: 基于對環境空氣重污染成因分析和污染來源解析,為制定經濟有效的污染源控制方案提供數據支持。
      5、發布與展現: 將模式計算結果、實時監測數據和氣象要素信息通過異構數據空間處理中間件優化處理結果數據,對結果數據進行提取、處理并實施組織與管理。
          空氣質量多模式集合預報平臺是針對環保部門提供的一體化、全自動、低成本的解決方案,該平臺集空氣質量預報、分析、決策支持、發布為一體,采用多種最新技術,如數據同化、污染源解析、污染源追蹤、排放源精細、擾動、多模式集成等,能提升系統的準確度和業務功能;能滿足新國家標準的要求,提供要求中6種污染物七項指標濃度 (SO2, NO2, CO, O3, PM10, PM2.5) ;通過智能處理模塊,能有效幫助專業人員提高業務效率。

      网络彩票