氣象資料歸檔與檢索優(yōu)化技術研究.pdf

1、氣象科學數(shù)據(jù)是數(shù)值預報業(yè)務化應用中不可或缺的重要資源，也是支撐數(shù)值天氣預報技術快速發(fā)展的基石，蘊藏著巨大的科學、經(jīng)濟和社會價值。隨著時間的推進和數(shù)值天氣預報精細化水平的提高，氣象科學數(shù)據(jù)在種類及數(shù)量上不斷增長，其有效利用和高效管理已成為挑戰(zhàn)性的研究課題。處于世界領先地位的歐洲中期天氣預報中心（ECMWF）為此研發(fā)了氣象資料歸檔與檢索系統(tǒng)（MARS），提供了觀測資料及數(shù)值預報產(chǎn)品資料的存檔、查詢等海量氣象數(shù)據(jù)管理服務，目前被廣泛應用。本文

2、對MARS平臺的關鍵技術集中進行了分析研究，對查詢訪問的關鍵性能瓶頸問題給出了相應的并行優(yōu)化設計和實現(xiàn)方法，主要工作如下：
　　1.研究分析了GRIB和BUFR編碼類型的氣象數(shù)據(jù)結(jié)構特點，在此基礎上，針對性開展了國內(nèi)外氣象數(shù)據(jù)資料管理平臺的技術發(fā)展和功能特點分析，并著重研究了MARS框架元數(shù)據(jù)管理關鍵技術，即基于多維時空數(shù)據(jù)結(jié)構的數(shù)據(jù)立方體索引技術。
　　2.開展了基于MARS檢索區(qū)域查詢方式的優(yōu)化研究，提出了一種高效的補集

3、轉(zhuǎn)換區(qū)域查詢方法（CTRQ）。針對現(xiàn)有MARS系統(tǒng)執(zhí)行大范圍區(qū)域查詢的效率瓶頸問題，基于數(shù)學補集思想設計了一種高效的補集轉(zhuǎn)換區(qū)域查詢方法，并通過OpenMP混合模型編程，實現(xiàn)了基于高性能計算平臺的CTRQ算法并行化操作。該方法能有效降低數(shù)據(jù)立方體聚集計算量，并通過并行算法進一步提高了計算效率。
　　3.開展了基于MARS歸檔物理結(jié)構重組織優(yōu)化算法研究，提出了一種基于索引映射的并行處理方法（IMPP）。針對現(xiàn)有MARS系統(tǒng)海量氣象數(shù)