多省市建高性能計算監測預報空氣質量

APEC會議雖然已經結束，但會議期間的藍天仍然讓人記憶猶新。隨着空氣污染加劇，環境問題一直困擾着每個市民，霧霾、PM2.5等成為大家日常生活的關注焦點。

近期，為了提高空氣質量監測預報準確度，減少霧霾等空氣污染情況對人們生活帶來的困擾，黑龍江、四川、濟南等省市的環境監測中心引入高科技手段，將利用高性能計算集羣來統計和分析空氣污染數據，從而為提高空氣質量提供重要數據參考。

霧霾問題使環境監測預報需求更加迫切

隨着霧霾問題的廣泛化，空氣質量預測預報已成為人們關注的焦點，這對環境監測工作提出了新的要求。當前，國際上主要使用統計預報和數值預報兩種方法進行環境質量的監測，而數值預報憑藉客觀、即時、準確、高效等特點，已逐漸成為新時期下我國空氣質量日報和預報工作的首選手段。

以數值預報為基礎展開的環境監測，主要依靠氣象基礎數據結合城市本地的污染排放清單，通過計算污染排放的光化學過程實現污染源的濃度解析和污染的流動情況，最終得出未來的預測信息。無論是計算污染排放的光化學反應過程，還是後續的污染流動，都需要大量的計算過程。因此，數值預報的準確程度，與高性能計算機息息相關。

數值預報工作需要在限定時間內完成大量環境監測數據的處理，並對計算結果的準確性有非常高的要求，才能讓政府、機構和企業對外提供及時、準確的空氣質量服務。從技術角度來看，數值預報是典型的計算密集型應用，對高性能計算平台的計算能力要求極高。

高性能計算如何服務環境監測預報應用

浪潮是國內高性能計算的領導廠商，在多個行業中積累了豐富的應用經驗。在環境監測領域，浪潮早在2010年上海世博會期間就為上海環境監測中心建設了一套污染預測高性能系統，在2012年全運會期間又為濟南環境監測中心建設了一套污染預測高性能系統。

通過自身專家團隊以及同相關研究機構的合作，浪潮在精準氣象預測預報、大氣污染集成預報和智能融合、數據綜合分析和同化利用、大規模即時仿真及動態排放分析等方面取得了相當多的研究成果，對國際上主流的多種數值預報模式具有第一手的經驗。

省市環境監測預報高性能解決方案

據悉，這些省市在計算平台採用了浪潮天梭TS10000高性能集羣系統，從而為環境監測中心打造了高效能、高帶寬、易管理的計算系統。

這套解決方案採用了浪潮Nx5440M4刀片服務器，可以在8U空間內容納20個超高密度計算刀片，單刀箱實現16.6萬億次超強計算能力，非常適合於計算密集型任務;在互聯網絡採用FDR Infiniband互聯技術，滿足大量數據交換要求。

海量存儲技術也應用於高性能計算平台，通過部署浪潮TStor高帶寬並行文件存儲系統，具備良好的擴展在2個IO節點即實現了每秒GB級別的超高吞吐帶寬，滿足計算對於快速數據讀取的要求。

由於採用了先進的集羣統一服務平台Cluster Engine，全面實現了集羣的監控、管理、報警、作業調度等各方面工作。通過定製化的作業模板與工作流、靈活高效的作業調度策略、實用的殭屍進程處理、Checkpoint應用功能、獨特的能耗管理功能、應用負載分析、自動數據收集統計分析等，大幅了降低HPC系統管理使用難度。

目前，基於高性能計算集羣的空氣質量檢測預報業務運行良好，由此可以看到高性能計算在空氣質量數值預報領域正在發揮出越來越重要的作用，這將讓“APEC藍”從曇花一現變成一種長期的現象。未來，人們會擁有一片乾淨剔透的藍天。