Хабеев Р.Н. (ММ МГУ)
Ушаков К.В. (ИО РАН)
Институт вычислительной математики РАН
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
ВИХРЕРАЗРЕШАЮЩАЯ 1/10о МОДЕЛЬ МИРОВОГО ОКЕАНА: ФИЗИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Ибраев Р.А. (ИВМ РАН) Калмыков В.В. (ВМК МГУ) Хабеев Р.Н. (ММ МГУ) Ушаков К.В. (ИО РАН) презентация
Содержание
- 1. ВИХРЕРАЗРЕШАЮЩАЯ 1/10о МОДЕЛЬ МИРОВОГО ОКЕАНА: ФИЗИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Ибраев Р.А. (ИВМ РАН) Калмыков В.В. (ВМК МГУ) Хабеев Р.Н. (ММ МГУ) Ушаков К.В. (ИО РАН)
- 2. Роль Мирового океана в энергетике Земли Массы
- 3. Создание модели термогидродинамических процессов Мирового океана
- 4. 2. Важнейшие физические процессы Ибраев Р.А. и
- 5. 2. Важнейшие физические процессы Ибраев Р.А. и
- 6. Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики
- 7. Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики
- 8. Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики
- 9. Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики
- 10. Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики
- 11. 4.1. Постановка задачи Ибраев Р.А. и др.,
- 12. Проблема северного полюса в сферической системе координат
- 13. Сетки применяемые в моделях Мирового океана Ибраев
- 14. Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики
- 15. Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики
- 16. Что нужно сделать, чтобы решать модель на
- 17. Scalability of adaptive mesh refinement (AMR) method
- 18. Масштабируемость модели Мирового океана ИВМ-ИО РАН на
- 19. 2.3. Результаты экспериментов Ибраев Р.А. и
- 20. 2.3. Результаты экспериментов 60’ x 30’
- 21. Mean sea surface height (cm) derived from
- 22. Bottom topography, (World ocean model 1/10
- 23. Ibrayev et al.
- 24. Течения Гольфстим и Куросио (модель Мирового океана
- 25. Перенос пассивной примеси от АЭС Фукушима. Состояние
- 26. 6.1. Реализации на параллельных компьютерах -
- 27. В ИВМ РАН и ИО
Роль Мирового океана в энергетике Земли Массы воды океана ~ 270 х массы атмосферы Вес 10 м столба воды ~ вес всего столба атмосферы Теплоемкость воды ~ 4 х теплоемкость воздуха
Слайд 1ВИХРЕРАЗРЕШАЮЩАЯ 1/10о МОДЕЛЬ
МИРОВОГО ОКЕАНА:
ФИЗИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Ибраев Р.А. (ИВМ РАН)
Калмыков
В.В. (ВМК МГУ)
Хабеев Р.Н. (ММ МГУ)
Ушаков К.В. (ИО РАН)
Хабеев Р.Н. (ММ МГУ)
Ушаков К.В. (ИО РАН)
Слайд 2Роль Мирового океана в энергетике Земли
Массы воды океана ~ 270 х
массы атмосферы
Вес 10 м столба воды ~ вес всего столба атмосферы
Теплоемкость воды ~ 4 х теплоемкость воздуха
Теплоемкость 2,5 м воды ~ теплоемкость всего столба атмосферы
Вес 10 м столба воды ~ вес всего столба атмосферы
Теплоемкость воды ~ 4 х теплоемкость воздуха
Теплоемкость 2,5 м воды ~ теплоемкость всего столба атмосферы
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН 2012.05.15
Модели/системы прогноза погоды на сезонных и больших временных масштабах невозможны без адекватной модели Мирового океана
Слайд 3Создание модели термогидродинамических процессов Мирового океана
Модель Мирового океана предназначается для
-
краткосрочного прогноза погоды океана
прогноза сезонной и межгодовой изменчивости состояния климата Земли (в рамках совместной модели океан- лед-атмосфера)
прогноза сезонной и межгодовой изменчивости состояния климата Земли (в рамках совместной модели океан- лед-атмосфера)
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН 2012.05.15
1. Цель исследования
Слайд 42. Важнейшие физические процессы
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН
2012.05.15
Слайд 52. Важнейшие физические процессы
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН
2012.05.15
Более 90% кинетической энергии поверхности содержиться в вихрях.
(Wunsch, 2002)
Отношение кинетической энергии вихрей к средней КЭ
Слайд 6Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН
2012.05.15
2. Важнейшие физические процессы
Слайд 7Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН
2012.05.15
World Modelling Summit for Climate Prediction, Reading, UK, 2008
3. Модели Мирового океана: современное состояние
Слайд 8Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН
2012.05.15
Модели климата
расчет на 100 – 1000 лет модельного времени
задача нахождения аттрактора системы
эксперименты по климату ~10 суток,
требование на скорость расчета задачи климата составляет 10 – 100 [(количество модельных лет)/(сутки компьютерного времени)]
Модели прогноза погоды (имеется в виду, как общепринятое понимание погоды атмосферы, так и погоды океана)
расчет на 0,01 – 0,1 года.
задача нахождения траектории системы
прогноз на 24 часа за ~0,01 сут (~10 минут)
требование на скорость расчета задачи прогноза 1 – 0,1 [(количество модельных лет)/(сутки компьютерного времени)]
3. Модели Мирового океана: современное состояние
Слайд 9Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН
2012.05.15
3. Модели Мирового океана: современное состояние
Слайд 10Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН
2012.05.15
4. Модель Мирового океана ИВМ-ИО
4.1. Постановка задачи
Слайд 11 4.1. Постановка задачи
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН
2012.05.15
4. Модель Мирового океана ИВМ-ИО
Слайд 12Проблема северного полюса в сферической системе координат (с.с.к.)
математически вырожденная точка
на северном полюсе
шаги сетки в с.с.к. ➔ 0, следовательно шаг по времени ➔ 0
шаги сетки в с.с.к. ➔ 0, следовательно шаг по времени ➔ 0
Возможные сетки на сфере
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН 2012.05.15
4. Модель Мирового океана ИВМ-ИО
4.2. Системы координат. Сетки.
Слайд 13Сетки применяемые в моделях Мирового океана
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной
математики РАН 2012.05.15
Биполярная с.к.
MPI-OM, POP, HYCOM, INMSOM
Трехполюсная с.к.
MOM4.0, HIM, MICOM, NEMO, ИВМ-ИО
4. Модель Мирового океана ИВМ-ИО
4.2. Системы координат. Сетки.
Слайд 14Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН
2012.05.15
4. Модель Мирового океана ИВМ-ИО
4.3. Быстрые и медленные движения.
Слайд 15Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН
2012.05.15
(Killworth et al., 1991; Mellor, 1998)
4. Модель Мирового океана ИВМ-ИО
4.3. Быстрые и медленные движения.
Слайд 16Что нужно сделать, чтобы решать модель на параллельных компьютерах с распределенной
памятью
явные методы численного решения к соответствующим 1-d, 2-d, 3-d пространственным операторам задачи
алгоритм допускал 1-d, 2-d, 3-d декомпозицию области
локализация вычислений
2-d декомпозиция области
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН 2012.05.15
4. Модель Мирового океана ИВМ-ИО
4.4. Алгоритм распараллеливания
Слайд 17Scalability of adaptive mesh refinement (AMR) method for advection-diffusion. (Ghattas O.,
World Modelling Summit for Climate Prediction, Reading, UK, 2008)
green ~ 1x1x50=3.24Mp
red ~ 1/10x1/10x100 =648Mp
Масштабируемость модели Мирового океана ИВМ-ИО РАН на сетке с разрешением 15’ х 15’ и 5’ x 5’ (Ибраев, Калмыков, Ушаков, 2010)
Определение. Масштабируемость программного обеспечения - способность программного обеспечения корректно работать на малых и на больших системах с производительностью, которая увеличивается пропорционально вычислительной мощности системы.
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН 2012.05.15
4. Модель Мирового океана ИВМ-ИО
4.4. Масштабируемость
Слайд 18Масштабируемость модели Мирового океана ИВМ-ИО РАН на сетке с разрешением 15’
х 15’ и 5’ x 5’ (Ибраев, Калмыков, Ушаков, 2010)
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН 2012.05.15
Схема исходного алгоритма
Схема модифицированного алгоритма
(Ибраев, Калмыков, 2012)
4. Модель Мирового океана ИВМ-ИО
4.4. Масштабируемость
Алгоритм ускоренного решения системы уравнений мелкой воды на параллю системах с распределенной памятью
Слайд 19 2.3. Результаты экспериментов
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН
2012.05.15
5. Модель Мирового океана 1/10 х 1/10 х 49 ИВМ-ИО
Слайд 20 2.3. Результаты экспериментов
60’ x 30’
15’ x 15’
7,5’ x 7,5’
Течений Гольстрим
на горизонте 70 м через 5 месяцев интегрирования в моделях с разным пространственным разрешением
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН 2012.05.15
5. Модель Мирового океана 1/10 х 1/10 х 49 ИВМ-ИО
Слайд 21Mean sea surface height (cm) derived from surface drifters (Maximenko, Niiler,
2005)
Non-data assimilative HYCOM (5’ x 5’) run (Chassignet et al., 2009)
Non-data assimilative HYCOM (5’ x 5’) run (Chassignet et al., 2009)
Уровень Мирового океана,
(Модель ирового океана 1/10 x 1/10 x 49)
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН 2012.05.15
5. Модель Мирового океана 1/10 х 1/10 х 49 ИВМ-ИО
Слайд 22Bottom topography,
(World ocean model 1/10 x 1/10 x 49 developed
in INM & IO RAS)
Ibrayev et al. 23.09.2011
Ибраев Р.А., ИВМ РАН 08.12.2011
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН 2012.05.15
5. Модель Мирового океана 1/10 х 1/10 х 49 ИВМ-ИО
Слайд 23Ibrayev et al.
23.09.2011
Evolution of Kinetic Energy
Ибраев Р.А., ИВМ РАН 08.12.2011
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН 2012.05.15
5. Модель Мирового океана 1/10 х 1/10 х 49 ИВМ-ИО
Слайд 24Течения Гольфстим и Куросио (модель Мирового океана 1/10 x 1/10 x
49)
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН 2012.05.15
5. Модель Мирового океана 1/10 х 1/10 х 49 ИВМ-ИО
Слайд 25Перенос пассивной примеси от АЭС Фукушима. Состояние через 30 суток после
начала поступления примеси. Модель Мирового океана 1/10 х 1/10 х 49.
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН 2012.05.15
5. Модель Мирового океана 1/10 х 1/10 х 49 ИВМ-ИО
Слайд 26 6.1. Реализации на параллельных компьютерах
- полная параллелизация обменов данными между
памятью и файлами
- полная параллелизация подкачки данных в модель (атмосферные условия, интерполяция)
- анализ и визуализация решения
- полная параллелизация подкачки данных в модель (атмосферные условия, интерполяция)
- анализ и визуализация решения
6. Проблемы
Ибраев Р.А. и др., Институт вычислительной математики РАН 2012.05.15
Слайд 27
В ИВМ РАН и ИО РАН разработана модель Мирового океана
высокого пространственного разрешения. Это первая вихреразрешающая модель глобального океана в России.
Разработаны вычислительные технологии решения модели океана на массивно параллельных компьютерах с распределенной памятью
Разработаны вычислительные технологии решения модели океана на массивно параллельных компьютерах с распределенной памятью
Заключение
