1.1 曙光气象、环境和海洋领域研发历程曙光公司在气象、环境和海洋数值预报领域有着丰富的经验，在国内拥有众多的客户和良好的声誉。在气象、环境和海洋领域，曙光有超过100套高性能计算机的成功实施案例，服务于气象、海洋、环境监测、军队气象、民航气象、水利、科研教育等众多行业用户。自2006年以来，曙光在气象相关行业就成立了以气象行业首席工程师为技术核心的专家技术支持团队（配置技术人员10名以上，以博士、硕士为主），负责对全国气象、环境和海洋等相关行业项目的技术支持以及气象行业应用模式的研究、业务化研究工作等，在中国处于领先地位。曙光气象专家技术支持团队研究涉及的模式有：气象模式（包括MM5、WRF、GRAPES、AREM、LAPS、ARPS、T106、CESM等）、海洋模式（包括FVCOM、ECOMSED、ECOM、POP、MOM4、MITgcm、POM等）、大气环境模式（CMAQ、WRF-Chem、NAQPMS等），在曙光众多的行业项目中积累了丰富的实践经验和强大的技术实力。曙光提出的气象、海洋模式加速比理论，在业界处于领先地位。2002年，研制开发并推出曙光气象专用机，曙光气象专用机是一套软硬件一体化的中尺度气象业务预报系统。2004年，针对北京市气象局项目，联合计算所、AMD公司，在全球率先将MM5移植到X86-64平台，并优化在其上的性能。并在国内外气象部门得以推广。2006年，与宁波气象局合作，在国内首次完成了WRF模式在X64-64高性能集群系统上的业务化移植，开创了国内在64位机器上做WRF模式业务化的先河。2007年，与武汉暴雨所一起，将暴雨数值预报模式（AREM）移植到曙光并行机上并进行性能优化。2007年，曙光公司与北海环境检测中心合作，研究新一代海洋环流模式FVCOM在X64高性能计算机上的移植和优化，在FVCOM的运行上取得了非常好的效果，该成果已经于2007年12月份成功应用与天津海洋局项目中。2008年，曙光公司推出基于WRF模式的针对行业中小用户的第二代气象专用机。2010年，和微软一起移植WRF到WHS2008，开创了Windows高性能计算平台上进行数值预报的先河。2009年，曙光与中科院大气物理研究所合作，对气候模式代码在x86平台上完成移植和性能优化。2012年，曙光与中科院大气物理研究所合作，开展了空气质量多模式集合预报预警平台的测试工作。2013年，曙光与上海台风研究所达成战略合作，双方在高可靠数值预报、气象专用高性能计算机方面进行深入合作。2014年，曙光联合中科院大气所、上海台风所开展气象、环保行业业务专用机的研制工作，深化对气象、环保用户的应用支持。1.2 曙光气象、环境和海洋领域典型案例1.2.1 北京城市气象研究所中国气象局北京城市气象研究所（简称“城市所”）的前身为“北京市气象科学研究所”，成立于1974年5月。1999年7月，中国气象局与北京市人民政府共同组建“北京城市气象工程技术研究中心”。2001年11月在国家公益类院所改革中，成为中国气象局所属的八个国家级专业气象研究所之一，并更名为中国气象局北京城市气象研究所。城市所是我国首家专门从事城市气象科学研究的科研机构，主要在城市探测技术，城市气候变化，城市中小尺度灾害性天气演变机理及精细预报技术，城市气象要素变化与生态环境的相互作用及其对城市人类活动的影响等方面进行深入的、具有创新性的研究工作。城市所目前承担了国家科技部、国家自然科学基金、北京市科委、北京市自然科学基金等多项课题，并积极促进科研成果业务化。中尺度数值预报模式已于1999年投入业务运行；“北京地区空气质量预报系统”、“北京地区沙尘天气监测预报预警系统”已投入北京市气象台日常业务；“城市规划与气象条件及大气污染的相互关系研究”成果已在珠江三角洲、大连等地得到应用；2005年由城市所与美国国家大气中心联合开发的短时临近预报系统已经在天津、青岛等地推广应用，2005年6月下旬在天津举行的“亚欧财长会议”、2008年8月在北京举办的奥运会、2009年国庆六十周年等期间，该系统提供了准确的对流临近预报，受到组委会及市政府的表彰。2004年北京市气象局购买一套曙光4000A高性能计算机，用于2008年北京市奥运会期间气象数值预报的前期研究工作。随着气象数值预报的精度逐步提高，以及近几年北京及周边区域空气质量的恶化影响，北京城市气象研究所在数值预报方面对计算能力提出了更高的要求。2013年8月，城市所新购置1套高性能计算平台，用于中尺度数值预报模式计算和大气化学模式的研究，曙光凭借综合优势中标。本系统采用曙光TC4600H刀片平台，共计201台Intel双路刀片节点（采用最新的Intel Xeon E5-2680v2处理器），系统双精度浮点峰值超过90Tflops，全系统配置线速的56Gb FDR InfiniBand网络。存储系统配置了2套独立的全局并行存储，原则上业务数据和科研数据分开，保证了数据的安全和高效存取。该套曙光集群交付使用后，北京市城市所的WRF模式水平精度将提高到1公里，并对WRF-Chem空气质量模式进行业务化研究。1.2.2 福建省气象局福建省气象局成立于1949年12月，承担福建地区气象监测任务、气候预测、天气预报和灾害性天气预警；开展气候资源开发利用保护和气候变化研究；组织开展决策气象服务、公众气象服务和专业专项气象服务；负责福建地区气象灾害防御和人工影响天气工作，参与政府气象防灾减灾决策和规划计划编制；开展气象科学研究等。“十二五”期间，福建省加强了气象数值预报预测系统建设。在短时临近预报业务方面，建立和完善了强对流天气、台风等短时临近预报业务系统。通过基于多种观测资料的快速循环同化分析预报系统（RUC）和新一代天气雷达，建立实时监测自动报警系统，完善短时临近预报预警技术，提高02小时和3小时间隔的短时临近预报预测水平。在短期天气预报业务方面，优化中尺度数值预报模式，加强数值预报产品解释应用，开发基于模式输出的灾害性天气落区客观预报产品，建立灾害天气预报模型和灾害天气预报指标体系，提高灾害性天气和定量降水预报水平。通过雷达、卫星和其它观测资料以及数值预报产品的综合分析，实现强对流、暴雨、台风等灾害性天气的发生发展、影响范围、持续时间和强度变化等的精细预报和预警。在中期预报、短期气候、大气质量预报方面，也提出了更高的要求。面对复杂、旺盛的数值预报业务应用需求，福建省气象局急需提高高性能计算机的性能和产能，支撑未来35年福建省的数值预报科研和业务运行。福建省气象局曾在2009年采购1套曙光TC2600刀片集群，与曙光公司在业务系统建设和技术交流方面建立了良好的合作关系，曙光公司优秀的气象行业支持能力给用户留下了深刻印象。2013年，曙光再次中标福建气象局高性能数值预报平台建设项目，此次为用户提供的是基于Intel E5-2600v2 Ivybrige架构的TC4600刀片集群，总理论计算能力达到80万亿次，配置全局共享并行存储Parastor200，总存储空间超过300TB。在节点互联网络方面，采用当前最先进的56Gb Infiniband FDR网络，为数值模式的大规模并行计算提供最高的带宽和最低的延时性能。通过此次高性能计算系统升级，福建省气象局将中尺度数值模式水平分辨率提高到1公里级别，并在集合预报、空气质量预报方便开展更高水平的业务和科研工作。1.2.3 河南省气象局河南省气象局近年来以公共气象服务为引领，积极构建现代气象业务体系，目前已初步建成了由自动气象站、新一代天气雷达、气象卫星接受处理系统、专业气象探测网和移动观测设备等组成的立体化综合气象观测系统和高速信息网络系统，基本组成了由天气预报、灾害天气预警、短期气候预测、人工影响天气、气候影响评价、气候资源评估、卫星遥感监测、雷电防御、农业气象与生态、气候变化研究等构成的气象服务体系，服务领域涉及工业、农业、交通、运输、林业、水利、国土资源、环保、旅游、航空、卫生、保险、消防等多个行业和部门。随着科学技术和经济社会的发展，大气成分分析与预警预报、沙尘暴天气监测与预报、防雷装置检测和工程专业设计、健康和医疗气象、现代农业（特色农业）气象、突发公共事件紧急响应等气象保障业务和服务也迅速发展。目前，气象服务已基本覆盖了国民经济建设、社会发展与国家安全的各个领域。为了推进河南省的气象现代化建设，河南气象局积极开展了数值预报业务，在短期预报、暴雨等极端天气预警、大气成分分析预警等方面成果突出，有效保障了河南境内的城市生活和农业生产。但河南气象局的高性能计算机资源一直较为紧张，制约了预报精度和预报时效的的提高。为了进一步开展未来几年的数值预报业务和科研，河南省气象局于2013年采购了1套曙光TC4600高性能计算机，总计算能力达到16万亿次。曙光为河南气象局提供的本套方案，采用最新的Intel Xeon E5-2680v2高主频处理器，能够为模式计算提供强劲的计算处理性能，系统采用了最新的56Gb Infiniband FDR互联网络，最先进的Parastor200并行存储系统，最大程度保证了用户对于计算、存储资源的需求。曙光公司凭借多年在气象领域的积累，为用户再模式移植、性能优化方面提供了高水平的技术支持，帮助用户顺利地开展了数值预报业务。目前，河南气象局的中尺度预报模式WRF水平分辨率已经提高到1km级别，能够提供未来3天的可信预报服务，其他业务模式也在该套系统上进行了开发和试运行。1.2.4 内蒙气象局内蒙古自治区气象局正式成立于1954年，在中国气象局和自治区党委、政府的正确领导与支持下，自治区气象事业面向国家气象事业和自治区经济社会发展的需求，经过半个多世纪改革、建设与发展和几代气象人的不懈努力，取得了辉煌成就。近年来，深入实施“拓展领域、科技兴气象和人才强局”战略，积极推进改革，各项工作取得突出成效，初步形成了新型业务技术体制框架。内蒙古自治区位于我国北部，属于内陆高原气候，一方面冬季经常出现暴雪、大风等恶劣天气，另一方面风能、太阳能非常充足，为风电等新能源的发展提供了便利条件。内蒙气象局开展数值预报较早，在MM5、WRF、T639等模式方面积累了较为丰富的经验。曙光公司和内蒙气象局早在2008年就在MM5模式运行优化方面开展了技术合作，建立了良好的业务合作关系。2013年内蒙气象局新采购1套曙光TC4600集群，计算能力提高到35万亿次。该套集群采用和北京市气象局等集群基本相同的架构，为内蒙古气象局开展数值预报业务提供了一个高性能、高稳定性、高扩展性的计算平台，基本满足未来5年内蒙古自治区的中尺度数值预报、风能发电功率预报、空气质量预报等应用需求，曙光公司也将和内蒙古气象局专家在数值模式优化、业务系统升级等方面开展更为深入的合作。1.2.5 上海台风气象研究所“十二五”期间我国在气象事业方面的研究与建设加大了投入机制，气象事业也蓬勃发展，一大批非常专业的研究机构涌现出来，中国气象局上海台风研究所就是其中的杰出代表。近年来，上海台风所在数值预报模式、同化系统、精细化预报等各个领域都取得了非常杰出的成绩，他们的各种系统广泛的应用在了不同地区、不同行业与气象打交道的部门，取得了良好的社会效益。此次上海台风研究所高性能计算平台的建设，要求能满足台风所目前的区域模式，如开展短时天气预报和区域天气气候模拟研究等主要需求，并通过超级计算技术、可视化技术、数据访问和管理技术为国内气象用户提供最佳的整体价值。从台风所的业务需求中可以看出，台风所真正需求的是超30万亿次高效能计算机计算资源。作为国内知名的解决方案提供商，多年的经验积累让曙光公司深知众多的气象模式以及科研需求使得系统对于文件系统有着很高的要求，除了要能够满足大容量和可扩展性以外，高性能、高I/O聚合带宽、高IOPS则是气象业务对文件系统的基本要求。此外，气