В.Г. Мизяк, А.В. Шляева, М.А. Толстых
6
области. Процесс продолжался до тех пор, пока не становилось за-
действованным требуемое число процессоров. Этот и другие аспекты
данной реализации более подробно можно посмотреть в [7].
Параллельная версия алгоритма LETKF.
Поскольку в схеме
усвоения с помощью локального ансамблевого фильтра Калмана вы-
числения анализа в каждой точке сетки не зависят от вычислений в
других точках сетки, алгоритм хорошо распараллеливается по дан-
ным. В нашей реализации данные (узлы регулярной широтно-
долготной сетки) распределяются между вычислительными процес-
сами равномерно с точки зрения количества обрабатываемых узлов
по широтным полосам.
Перед вычислением анализа происходит пересылка данных меж-
ду процессами.
Далее для каждого узла сетки выполняются шаги 3–8 алгоритма:
находятся локальные наблюдения, вычисляется матрица ковариаций
ошибок наблюдений, вычисляется весовая матрица
W
a
, или матрица
анализа в пространстве ансамбля, и находится вектор анализа в дан-
ной точке в пространстве модели.
После вычисления значений анализа в каждой точке сетки вы-
полняется сбор данных от всех вычислительных процессов для полу-
чения полных полей анализа.
Результаты экспериментов.
Разработанная программная реали-
зация ансамблевого фильтра Калмана была протестирована на задаче
усвоения атмосферных данных для модели численного прогноза
погоды ПЛ-АВ [8]. ПЛ-АВ — вычислительно эффективная полу-
лагранжева глобальная конечно-разностная модель общей циркуля-
ции атмосферы. В модели применяется набор параметризаций про-
цессов подcеточного масштаба из модели ALADIN/ALARO.
Программный комплекс модели был успешно реализован на парал-
лельных вычислительных системах с общей и распределенной памя-
тью c применением технологий распараллеливания OpenMP и MPI.
Модель является основной глобальной оперативной моделью в Гид-
рометцентре России.
Для тестирования схемы усвоения данных использовалась версия
модели ПЛАВ с горизонтальным разрешением 1,4
×
1,125° (256
×
161
узел сетки), 28 уровней по вертикали. Радиус горизонтальной лока-
лизации — 1500 км, использовались наблюдения наземных станций,
радиозондов и спутниковых наблюдений SATOB (общее число
наблюдений — около 25 000).
Были выполнены тестовые запуски прототипа LETKF с различ-
ным числом участников ансамбля (40 и 60) на вычислительной си-
стеме SGI Altix 4700, которая установлена в ГВЦ Росгидромета. SGI
Altix 4700 — система, состоящая из 13 узлов, каждый из которых
