基于CESM的地球系统模式资源优化策略研究与应用
发布时间：2022-06-01 21:11
涵盖了物理、化学、生物活动、计算机等诸多学科的地球系统模式是目前气候领域研究人员用来研究和了解气候与环境演变机制并用于预测未来全球气候变化的重要数值模拟工具。并且由于地球系统模式在研究和预测地球气候变化上具有重要意义,目前世界上的主流国家均已开展了相关的研发工作。在诸多研究成果中,最具代表性的就是由美国国家大气研究中心开发的耦合气候模式CESM（Community Earth System Model）。耦合气候模式CESM采用的是可插拔的模块化耦合框架结构,是目前地球系统模式中最先进的一款开源耦合气候模式,并且对诸多其他国家的实验室研发耦合气候系统模式产生了巨大影响。据CMIP5（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5）统计,全球有超过四分之一的耦合气候模式与耦合模式CESM直接相关或使用了其底层框架,这其中也包括了我国的气候模式开发实验室提交的几款耦合气候模式。目前研究人员使用的地球系统模式软件主要被部署在各个高性能集群或超级计算机中。像耦合模式CESM这类耦合地球系统模式,是支持多进程、多线程以及共享内存的,并且其内部的各分量模...
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 相关研究现状
1.2.2 国内耦合气候模式研究现状
1.2.3 耦合气候模式运行性能优化研究现状
1.3 本文工作及结构
第2章 耦合气候模式CESM技术研究
2.1 引言
2.2 CESM各分量模式及其运行状态
2.3 CESM的支撑环境
2.4 CESM主体程序分析
2.4.1 CESM主程序过程描述
2.4.2 耦合模式内进程通信域设计情况
第3章 耦合模式CESM运行行为分析
3.1 引言
3.2 耦合模式各分量运行行为统计分析
3.3 分量模式的性能波动现象统计分析
3.3.1 分量自身的性能波动
3.3.2 分量受其他分量影响的性能波动
3.3.3 耦合模式受集群负载影响的性能波动
第4章 耦合模式的资源优化策略研究
4.1 引言
4.2 耦合模式最优资源策略研究
4.2.1 问题描述
4.2.2 问题建模
4.2.3 资源最优解方案算法设计
4.3 耦合模式资源在线调整策略研究
4.3.1 问题描述
4.3.2 资源再分配问题建模
4.3.3 耦合模式的历史统计数据订正策略
4.3.4 资源方案的启发式算法设计
4.3.5 耦合模式资源在线调整策略
第5章 实验分析与工具实现
5.1 实验环境及测试用例
5.2 耦合模式资源策略实验分析
5.2.1 对照实验策略
5.2.2 实验统计分析
5.3 耦合模式资源调整策略实验分析
5.4 自动化工具实现
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]清华大学CIESM模式及其参与CMIP6的方案[J]. 林岩銮,黄小猛,梁逸爽,秦怡,徐世明,黄文誉,徐芳华,刘利,王勇,彭怡然,王兰宁,薛巍,付昊桓,张广俊,王斌,李锐喆,张诚,卢麾,阳坤,罗勇,白玉琪,宋振亚,王敏琦,赵文婕,张峰,徐敬蘅,赵曦,陆春松,骆亦其,陈奕兆,胡勇,唐强,陈德训,杨广文,宫鹏. 气候变化研究进展. 2019(05)
[2]FGOALS-g模式及其参与CMIP6的方案[J]. 唐彦丽,俞永强,李立娟,董理,谢瑾博,林鹏飞,普业,王斌,王妍,贾炳浩,秦佩华,宋米荣,谢正辉. 气候变化研究进展. 2019(05)
[3]BCC模式及其开展的CMIP6试验介绍[J]. 辛晓歌,吴统文,张洁,张芳,李伟平,张艳武,路屹雄,房永杰,颉卫华,张莉,董敏,史学丽,李江龙,储敏,刘茜霞,颜京辉. 气候变化研究进展. 2019(05)
[4]FIO-ESM v2.0模式及其参与CMIP6的方案[J]. 宋振亚,鲍颖,乔方利. 气候变化研究进展. 2019(05)
[5]集合模式定量降水预报的统计后处理技术研究综述[J]. 代刊,朱跃建,毕宝贵. 气象学报. 2018(04)
[6]中国地球气候系统模式研究进展:CMIP计划实施近20年回顾[J]. 周天军,邹立维,吴波,金晨曦,宋丰飞,陈晓龙,张丽霞. 气象学报. 2014(05)
[7]地球系统模式CESM及其在高性能计算机上的配置应用实例[J]. 万修全,刘泽栋,沈飙,林霄沛,吴德星. 地球科学进展. 2014(04)
[8]BNU-ESM模式及其开展的CMIP5试验介绍[J]. 吴其重,冯锦明,董文杰,王兰宁,纪多颖,程华琼. 气候变化研究进展. 2013(04)
[9]CMIP5模式对中国年平均气温模拟及其与CMIP3模式的比较[J]. 郭彦,董文杰,任福民,赵宗慈,黄建斌. 气候变化研究进展. 2013(03)
[10]气候模式[J]. 王绍武,罗勇,赵宗慈,闻新宇,黄建斌. 气候变化研究进展. 2013(02)
本文编号：3652844
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 相关研究现状
1.2.2 国内耦合气候模式研究现状
1.2.3 耦合气候模式运行性能优化研究现状
1.3 本文工作及结构
第2章 耦合气候模式CESM技术研究
2.1 引言
2.2 CESM各分量模式及其运行状态
2.3 CESM的支撑环境
2.4 CESM主体程序分析
2.4.1 CESM主程序过程描述
2.4.2 耦合模式内进程通信域设计情况
第3章 耦合模式CESM运行行为分析
3.1 引言
3.2 耦合模式各分量运行行为统计分析
3.3 分量模式的性能波动现象统计分析
3.3.1 分量自身的性能波动
3.3.2 分量受其他分量影响的性能波动
3.3.3 耦合模式受集群负载影响的性能波动
第4章 耦合模式的资源优化策略研究
4.1 引言
4.2 耦合模式最优资源策略研究
4.2.1 问题描述
4.2.2 问题建模
4.2.3 资源最优解方案算法设计
4.3 耦合模式资源在线调整策略研究
4.3.1 问题描述
4.3.2 资源再分配问题建模
4.3.3 耦合模式的历史统计数据订正策略
4.3.4 资源方案的启发式算法设计
4.3.5 耦合模式资源在线调整策略
第5章 实验分析与工具实现
5.1 实验环境及测试用例
5.2 耦合模式资源策略实验分析
5.2.1 对照实验策略
5.2.2 实验统计分析
5.3 耦合模式资源调整策略实验分析
5.4 自动化工具实现
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简介及在学期间取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]清华大学CIESM模式及其参与CMIP6的方案[J]. 林岩銮,黄小猛,梁逸爽,秦怡,徐世明,黄文誉,徐芳华,刘利,王勇,彭怡然,王兰宁,薛巍,付昊桓,张广俊,王斌,李锐喆,张诚,卢麾,阳坤,罗勇,白玉琪,宋振亚,王敏琦,赵文婕,张峰,徐敬蘅,赵曦,陆春松,骆亦其,陈奕兆,胡勇,唐强,陈德训,杨广文,宫鹏. 气候变化研究进展. 2019(05)
[2]FGOALS-g模式及其参与CMIP6的方案[J]. 唐彦丽,俞永强,李立娟,董理,谢瑾博,林鹏飞,普业,王斌,王妍,贾炳浩,秦佩华,宋米荣,谢正辉. 气候变化研究进展. 2019(05)
[3]BCC模式及其开展的CMIP6试验介绍[J]. 辛晓歌,吴统文,张洁,张芳,李伟平,张艳武,路屹雄,房永杰,颉卫华,张莉,董敏,史学丽,李江龙,储敏,刘茜霞,颜京辉. 气候变化研究进展. 2019(05)
[4]FIO-ESM v2.0模式及其参与CMIP6的方案[J]. 宋振亚,鲍颖,乔方利. 气候变化研究进展. 2019(05)
[5]集合模式定量降水预报的统计后处理技术研究综述[J]. 代刊,朱跃建,毕宝贵. 气象学报. 2018(04)
[6]中国地球气候系统模式研究进展:CMIP计划实施近20年回顾[J]. 周天军,邹立维,吴波,金晨曦,宋丰飞,陈晓龙,张丽霞. 气象学报. 2014(05)
[7]地球系统模式CESM及其在高性能计算机上的配置应用实例[J]. 万修全,刘泽栋,沈飙,林霄沛,吴德星. 地球科学进展. 2014(04)
[8]BNU-ESM模式及其开展的CMIP5试验介绍[J]. 吴其重,冯锦明,董文杰,王兰宁,纪多颖,程华琼. 气候变化研究进展. 2013(04)
[9]CMIP5模式对中国年平均气温模拟及其与CMIP3模式的比较[J]. 郭彦,董文杰,任福民,赵宗慈,黄建斌. 气候变化研究进展. 2013(03)
[10]气候模式[J]. 王绍武,罗勇,赵宗慈,闻新宇,黄建斌. 气候变化研究进展. 2013(02)
本文编号：3652844
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