Application of parallel algorithms to the spectral medium-range weather prediction model of the Hydrometcenter of Russia

Authors

  • E.D. Astakhova Hydrometeorological Research Center of Russian Federation
  • Yu.V. Alferov Hydrometeorological Research Center of Russian Federation

Keywords:

глобальная модель атмосферы, численный прогноз погоды, параллельные вычисления, технология MPI, декомпозиция области расчетов

Abstract

The accuracy of numerical weather prediction is essentially dependent on the spatial resolution of the atmospheric model used for this purpose and on the complexity and accuracy of the involved subgrid-scale parameterizations (i.e., the parameterizations of processes whose typical scale is smaller than the spatial step). A possibility of application of models with higher spatial resolution and more precise parameterizations is determined by the available computer technique and by the presence of high-performing codes. Some trial versions of the atmospheric spectral model with increased spatial resolution have been developed with the purpose to improve the quality of numerical weather prediction. The corresponding code was optimized and parallelized using the MPI technology. The code uses one-dimensional decompositions over latitude in the physical space and over spectral numbers in the spectral space. The developed parallel versions of the spectral model (in different configurations) were tested and the speed-up of the code was estimated as a function of the number of processors for various computing platforms. Different methods of inter-processor data exchange were examined and their efficiency was estimated. This work was supported by the Russian Foundation for Basic Research (porojects 04-05-64530a and 05-05-64575a). The paper was prepared on the basis of the author’s report at the International Conference on Parallel Computing Technologies (PaVT-2007; http://agora.guru.ru/pavt2007).

Author Biographies

E.D. Astakhova

Hydrometeorological Research Center of Russian Federation
11-13, Bolshoy Predtechensky per., Moscow, 123242, Russia

Yu.V. Alferov

Hydrometeorological Research Center of Russian Federation
11-13, Bolshoy Predtechensky per., Moscow, 123242, Russia

References

  1. Астахова Е.Д. Исследовательская технология численного среднесрочного прогноза погоды в Гидрометцентре России // Тр. Гидрометцентра России. Вып. 338. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 107-118.
  2. Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления. СПб.: БХВ-Петербург, 2002.
  3. Корнеев В.Д. Параллельное программирование в MPI. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003.
  4. Курбаткин Г.П., Астахова Е.Д., Крупчатников В.Н., Рябинин В.Э., Сальник В.А., Смирнов В.Д., Фролов А.В. Модель среднесрочного прогноза погоды // Докл. АН СССР. 1987. 294, № 2. 291-297.
  5. Курбаткин Г.П., Дегтярев А.И., Фролов А.В. Спектральная модель атмосферы, инициализация и база данных для численного прогноза погоды. СПб.: Гидрометеоиздат, 1994.
  6. Оленев Н.Н. Основы параллельного программирования в системе MPI. М.: Вычислительный центр им. А.А. Дородницына РАН, 2005.
  7. Розинкина И.А., Астахова Е.Д., Фролов А.В., Цветков В.И., Рузанова И.В., Пономарева Т.Я. Особенности реализации новой версии спектральной модели Гидрометцентра России Т85L31 и технологии выпуска глобальных кратко- и среднесрочных гидродинамических прогнозов // Тр. Гидрометцентра России. Вып. 338. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 84-98.
  8. Фролов А.В., Важник А.И., Цветков В.И., Астахова Е.Д. Глобальная спектральная модель атмосферы с высоким разрешением по вертикали // Метеорология и гидрология. 2000. № 2. 10-21.
  9. Фролов А.В., Астахова Е.Д., Розинкина И.А., Цветков В.И., Пономарева Т.Я., Рузанова И.В. О практической предсказуемости метеорологических величин с помощью глобальной спектральной модели Гидрометцентра России // Метеорология и гидрология. 2004. № 5. 5-20.

Published

12-04-2007

How to Cite

Астахова Е., Алферов Ю. Application of Parallel Algorithms to the Spectral Medium-Range Weather Prediction Model of the Hydrometcenter of Russia // Numerical Methods and Programming (Vychislitel’nye Metody i Programmirovanie). 2007. 8. 138-146

Issue

Section

Section 1. Numerical methods and applications