参与奥运实时预报 彰显星盈科技本色

互联网 | 编辑: 杨雪姣 2008-01-25 15:07:00转载-投稿 返回原文

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2008年奥运会召开期间正值北京的夏季和雨季,出现暴雨、雷暴、冰雹等强对流灾害性天气的可能性仍然比较大。为在北京奥运会期间提供国际一流水平的灾害天气预警预报服务,中国气象部门在奥运气象保障中借鉴了2000年悉尼奥运会预报示范项目的经验,向世界气象组织申请实施北京奥运会临近天气预报示范项目,并于2004年10月获得世界气象组织天气研究计划科学指导委员会第7次会议的正式批准。

2008年,北京预报示范项目(FDP)的是世界气象组织的世界天气研究项目。最先在2000年的悉尼奥运会上实施,当时主要针对悉尼0-2小时的短时天气预报水平。此项目在北京是第二次实施,旨在提高北京奥运会0-6小时内的短时天气预报水平,而且也能提高对灾害性天气的预警水平。相当于全世界优秀的预报天气的技术汇总到北京,保障奥运会期间的天气预报水平,是个天气预报的小奥运会。

为确保北京奥运成功召开,保证在赛事过程中提供国际一流水平的灾害天气预警预报服务,由中国气象局组织,邀请来自澳大利亚、加拿大、美国和中国香港特别行政区等国家和地区的多个气象成员共同协作,进而提供最准确的、可能影响比赛的天气变化预测。这些气象专家中的一个小组是来自香港天文台(HKO),其“实时预报”系统SWIRLS给中国气象部门留下深刻印象。

SWIRLS是“暴雨临近预报系统”(SWIRLS - Short-range Warning of Intense Rainstorms in Localized Systems) ,简称『小涡旋』。当我们想到的天气预报,我们往往想到的是由专家鉴定的中期预报工作:一般天气预报为一周至10天(长期预测是指超过两个星期的预测,包括气候变化预测)内的天气。近期预测是指仅在未来48小时内的天气现象预测。临近预测(或实时预报)或极短范围预测,其重点放在预测未来6-12小时短时间之内的天气。 SWIRLS是为预测在时间和空间上都很短范围内的天气所建立的系统:即所谓的中尺度天气事件,指发生在10-100公里范围内,6小时内的天气变化。整个实时预报过程中,主要是根据雨量器和气象雷达数据。气象雷达每6分钟扫描大气层一次,取得在一定范围内的相关分布,或降水格局的雷达回波。运动矢量可以通过连续扫描进行估计,并用来作为平流输送表示未来6个小时的降水格局。基于连接在雷达观测器(技术上称为回波反射)上的表面雨量计,通过记录预测模式和校准关系,SWIRLS可以预测遍布京城各地的奥运场馆的降水量和其他恶劣天气预报。

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BMB办公室FDP设施图

Google Earth显示的即时天气预报信息

在BMB设立的为雷达数据处理和显示的电脑设施,其中包括有15个计算节点的超级刀片服务器和一些工作站,都采用了SWIRLS产品。使用显示器和工作站的图形工作站,采用交互式图形用户界面和Java编写的应用程序,已随其他实时预报系统进行了安装,使用者和预报员可以非常方便地通过图形界面使用。为了使图形操作更为方便,一些实时预报系统已经通过Google earth与地理信息进行了整合。远程控制的使用可以使天文台团队在香港对系统进行性能监控与诊断。

能够参与北京奥运会气象预报,对香港天文台来说是一次有效检验测试系统、改进现有功能和新预测功能的宝贵的机会。时间是实时预报中最重要的因素。如果需要较长时间才能完成整个实时预报计算,那么时效性的暴雨警告的有效性将会降低。因此为了迅速更新预报作为预报员参考,一台超高速计算机是必不可少的。

据了解,从20世纪90年代中期开始香港天文台就进行SWIRLS系统的研究与开发工作了。从1999年开始,SWIRLS最初是用来预测3个小时之内的降水和暴雨。后来,该系统增强,以提供更多的天气方面的“指导产品”,例如香港岛的山泥倾泻警报,新界北部的洪水预报。当时采用Sun公司的450 Ultra-SPARC服务器,该系统可以在少于6分钟的时间之内计算出暴雨的变动及相关数据。SWIRLS 在2003年进入第二个发展阶段。采用三维立体大气分析技术被系统,通过来自雷达,卫星和自动气象站的数据,提供每小时更新的中尺度分析;同时,用于预报雷达回波位置的算法也进行了改进。在2005年,香港天文台升级SWIRLS计算机硬件,采用32个中央处理器的高功率的IBM p690 Regatta Power 4服务器。约四分之一的计算能力被分配给SWIRLS而其他四分之三被用于操作一个网格点在5公里外的高分辨率数值预报(NWP)模型。这种模式增强了SWIRLS预测降水系统的增长和衰变的能力。2006年开发出暴风、冰雹及雷击功能算法。这些新产品的发展,需要更强大的计算能力,是需要进行深入的试验和更严峻的考验。香港天文台收到了若干配备更强大的电脑的建议,并对采购进行招标,其中一份招标书来自于一个比较新的香港电器产品制造商,蚬壳电器工业(集团)有限公司(SMC)。

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星盈超级刀片图

北京奥运会SWIRLS系统机构图

星盈科技,SMC深圳附属机构,采用高品质芯片自主研制了双倍的计算节点(双Intel Xeon处理器),建立了“超级刀片”服务器。所有的节点由强大的InfiniBand交换机连接,并组装成一个机盒,是一个采用开放源代码Linux系统的高性能机器。

其他知名电脑厂商也有类似的“刀片”服务器,但星盈产品所具备的优势在于它有处理高速计算的成熟设计,而其他厂商确望尘莫及。这种高速计算需要存储器参与并通过InfiniBand连接。因为在深圳制造,并由非常熟悉服务器运转的技术支持组提供服务,且能提供无与伦比的价格、性能和服务。

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