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近日，海洋试点国家实验室发布了国际高分辨率地球系统预测实验室（International Laboratory for High-Resolution Earth System Prediction，简称iHESP）首批研究成果，分别是基于“神威·太湖之光”超级计算机优化改进的高分辨率地球系统模式神威众核异构版本CESM-HR_sw1.0，以及世界首套近500年时间序列的1850年工业革命前控制实验和工业革命以来超过130年地球系统历史变化模拟。其中，CESM-HR_sw1.0分辨率分别为10公里（海洋）和25公里（大气），是全球第一套CESM神威众核异构版本，在“神威·太湖之光”高性能计算机上实现了高效稳定运行和科学验证。CESM-HR_sw1.0和其生成的高分辨率地球系统模拟数据可以大大促进对热带气旋和海洋中尺度涡及其对全球变暖的影响研究，开启从周到十年际时间尺度上对天气和气候无缝隙预报预测的新领域。

‍高分辨率CESM海洋洋流与海冰模拟结果可视化示例‍

气候模式数值模拟一直以来都是世界最具有挑战性的科学问题之一，是人类更加全面和深入了解气候变化问题的主要科学工具，也是超级计算机的重要应用。高分辨率、高可扩展的气候模式模拟发展程度，一定程度上体现了一个国家在超级计算机及其应用领域的整体水平与综合素质。

近年来，国家超级计算无锡中心针对气候数值模拟类计算问题，研究面向神威高性能计算机系统的全新高性能算法，为我国国产高性能计算更高效的服务于全球气候变化等复杂科学问题提供完整的方案。研究成果三次入围年世界超算应用最高奖“戈登·贝尔奖”提名，并荣获2016年度“戈登·贝尔奖”。

高分辨率地球系统模式CESM-HR_sw1.0

上图所示为本研究工作总览，涵盖CESM模式中主要过程，研究方法包括内存调用优化、并行算法优化，以及进程间、线程级、和循环代码深度优化等方面，充分利用OpenACC/Ahread等并行工具，形成完备且高效的神威系统的优化方法。

     目前，国家超级计算无锡中心已完成CESM（全球气候模式）相关任务计算机时总数超过13亿核组*小时，产生数据超过500TB。利用“神威•太湖之光”OpenACC和Athread等众核编程接口，完成了大气、海洋、海冰、耦合器等主要模块的深度性能优化，主要IO过程的碎片化输出，以及相应的结果合并等。程序能够在“神威·太湖之光”超级计算机上高效率运转，总计涉及代码量150万行以上，修改20万行代码，另外新编从核代码近10万行。完成了10km海洋+25km大气高分辨率地球系统模式的部署与测试，计算速度已经达到4.29模拟年/天以上，能有效支持CESM等相关软件的业务化运行和相关数值模拟实验开展。基于CESM开展地球气候系统模式实验研究，目前已支持完成615年的数值模拟计算，相关成果将极大推动海洋科学领域、气候领域的研究发展。