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冬奥来啦 | 揭秘冬奥会气象预测背后的黑科技

你知道气象环境对运动员在赛场上的发挥影响有多大吗?以自由式滑雪空中技巧赛为例,男子运动员的时速需要达到70迈才能够完成特定难度的技术动作,多一迈、少一迈,都会直接影响这一跳的成功率。一次小小的失误都有可能危及运动员的生命安全。而赛道上的风向、风速、温度、湿度、能见度等诸多气象因素不仅会影响到身体机能,还会带来心理情绪上的波动,最终对比赛结果产生不同程度的影响。

尤其在冬奥会赛场上,滑冰、滑雪、雪橇等众多项目都需要在户外雪地中进行,气象环境对运动员的发挥影响更为显著。如果能够提前掌握这些气象信息,教练员就可以为运动员及时调整策略与战术安排,运动员也更有把握发挥出更高的水平。因此,冬奥会气象服务在预报时间上要精准到分钟级别,预报区域要精细到百米级别。

在北京冬奥会赛场内,尤其是赛道出发点、起跳点、结束点等重要位置,随处可见联想高性能计算团队协助北京气象局气象保障团队布置的用于实时采集、定时传输数据的自动气象站。赛场周边也可以看到很多已建或新建的监测点。超级计算机会把这些移动监测设备实时回传的动态气象监测信息经过统一梳理后,与常规气象数据进行组合,模拟出未来一段时间某一地区的天气气候模型,从而为气象预报提供精准依据。

据介绍,张家口崇礼和北京延庆是冬奥会历史上首个位于大陆性季风气候带的赛区,气温更低、日夜温差大,风速更大、风向更替明显,这对气象预报的精准性、及时性提出了很高的要求和挑战。而从联想在北京冬奥会中递交的模拟结果来看,预报结果覆盖了所有场馆范围未来24小时内、精确到每百米的气象预测。相较于2018年冬奥会每隔15分钟更新一次的数据,2022年冬奥会的气象预报可以做到每隔10分钟更新一次,部分甚至可以做到每分钟更新,达到了冬奥会赛事服务史上的最高标准。

如此高标准的气象服务背后离不开高性能计算技术的支撑。此次联想为北京气象局搭建的800台高性能计算系统,满足7*24小时无休的天气、气候及环境气象业务应用需求,兼顾试验和业务研发的应用需求,实现了气象预报的大升级。联想集团基础设施方案业务技术顾问李鑫介绍称,联想高性能计算系统具有2.69PF的计算能力。举个简单的例子,联想升腾X9000在 1分钟的运算成果,换到家用双核计算器计算则需要1年的时间。目前该系统已应用于教育、科研、能源、制造、医疗、金融等多个领域,受到了行业用户的高度认可。

然而,高性能计算所带来的巨大能耗问题一直以来都是业界关注的焦点。依托自主研发的温水水冷技术,联想高性能计算的在算力提升20倍的同时,能耗却比以往降低了42%,为冬奥会增添了“绿色、低碳”的标签。李鑫表示,其核心技术原理是利用纯净水作为冷媒,采用间接式液冷方式对计算机服务器进行冷却,热量还可循环利用。与普通的风冷系统PUE2.0相比,联想PUE(数据中心总能耗/IT设备能耗)可以做到1.2甚至1.1以内,即1度电用于计算,只要0.1度电或者是0.2度电用于散热,能源再利用效率ERE达到了业界领先。

据他介绍,该温水水冷技术方案已经在马拉西亚气象局、瑞典于默奥大学北部高性能计算中心、哈佛大学文理学院计算中心、维也纳科学集群、德国莱布尼茨高性能计算中心、北京大学高性能计算系统“未名1号”等多领域实现了广泛应用,创造了节能减排、低碳环保的全球行业价值。

高性能计算技术与温水水冷技术犹如“两架马车”并驾齐驱,为冬奥会气象预测提供了重要保障。当下,北京冬奥会气象保障服务正在紧锣密鼓地部署中。据北京市气象局介绍,目前已建成三维、秒级、多要素的冬奥气象监测网络和分钟级、百米级的预报服务系统。冬奥气象服务保障团队队员邱贵强称:“我们将抓住最后一次练兵机会,摩拳擦掌,期待2022年能够把最完美的气象服务写在海陀山赛道上。”

责任编辑:宋婧


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