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1、第25卷第6期计算机应用研究Vol.25,No.62008年6月ApplicationResearchofComputersJun.20083分布式高性能空间天气建模框架的研究李姗姗,王群(中国地质大学(北京)信息工程学院,北京100083)摘要:以日地系统活动规律研究、空间天气模拟及预报为背景,提出了一个新的基于大规模科学计算领域组件标准规范CCA(commoncomponentarchitecture)的大规模科学计算模型协同工作虚拟平台,即分布式高性能空间天气建模框架DHPA(distributedhighperformancearchitecture
2、forspaceweathermodeling)。该框架采用面向服务的设计思想,解决了现有空间天气框架SWMF(spaceweathermodelingframework)在模型的建模、集成、应用、管理、互操作等方面暴露的问题。DHPA为空间天气科学计算和模拟提供了一个新的框架解决方案,也可以作为其他学科大规模科学计算建模框架的设计参考模型。关键词:空间天气;高性能计算;建模框架;空间物理模型;网格计算中图分类号:TP311文献标志码:A文章编号:100123695(2008)0621731205Researchondistributedhighperfor
3、mancearchitectureforspaceweathermodelingLIShan2shan,WANGQun(SchoolofInformationEngineering,ChinaUniversityofGeosciences(Beijing),Beijing100083,China)Abstract:Inthebackgroundofstudyonactivityregularityofthesun2earthsystem,simulationandforecastforspaceweather,thispaperproposedanewvir
4、tualplatformforthecollaborativeworkamonglarge2scalescientificcomputingmodels,DHPA,whichisbasedontheCCAspecificationsinthelarge2scalescientificcomputingfield1Adoptingtheserviceorienteddesignso2lutions,DHPAsolvedtheproblemsexposedontheexistedspaceweatherframeworkSWMFintheaspectsofmod
5、eling,in2tegrating,deploying,managing,inter2operating,etc1DHPAbrightanewframeworksolutiontospaceweatherscientificcom2putingandsimulating,alsoitcouldbereferredinthedesigningofotherdisciplinarylarge2scalescientificcomputingmodelingframework.Keywords:spaceweather;highperformancecomput
6、ing;modelingframework;physicsmodelofspace;gridcomputing另外,卫星会在不断受到空间灾害天气的破坏而失效,导致通引言信线路大范围中断,甚至直接影响到了正常的经济运行。一项[2]研究发现,从2000年7月至2001年12月,太阳引起的地磁在太阳大气、行星际、地球磁层、电离层和中高层大气所组暴使电力供应损失多达50亿美元;为了避免辐射暴露和通信成的日地空间环境中,常常出现给地面和空间技术系统的运行障碍,每次飞机航线的调整使航空公司多花费10万美元。因和可靠性以及人类健康和生命带来严重危害的变化或状态,这[1]此
7、,空间天气直接影响到国防、航天、国家安全和经济的发展。种由太阳活动引起的短时间尺度的变化,称为空间天气。空间天气学研究是地球系统科学和和人类可持续发展研究的图1为发布在美国国家航空和宇宙航行局(NASA)网站重要组成部分,它与固体地球、海洋和大气密切相关,共同构成的太阳活动爆发图和太阳辐射观测图。日地系统的完整科学体系。然而,由于整个日地系统是一个非常复杂而庞大的自然系统,它包含着许多相互交错的复杂因素。太阳风以每秒数百公里的速度将大量物质及能量带入磁气圈,电离圈和上层大气圈强烈地影响着每一个物理域的物理过程。对这个复杂系统的研究与预报给科学家们提出了了巨大
8、挑战。超级计算机和信息技术的发展为日地系统活动规律的
