开源通量输运（OFT）。I. HipFT——高性能通量输运

全球太阳光球磁图在太阳和日球物理学研究中起着关键作用。磁场常规磁图测量仅沿日地线进行，导致太阳远侧未被观测。表面通量输运模型试图通过模拟磁场表面演化来弥补这一不足。虽然这类模型在学界已建立多年（其中一些发布了公开的全太阳图），但没有一个是开源的。开源通量输运（OFT）模型旨在填补这一空白，提供一个开放且用户可扩展的SFT模型，该模型还借鉴了先前模型的知识，并采用了更新的数值和数据采集/同化方法以及额外的用户定义功能。在本系列关于OFT的第一篇论文中，我们介绍了其计算核心：高性能通量输运（HipFT）代码（github.com/predsci/hipft）。HipFT以模块化设计实现了平流、扩散和数据同化，支持多种流模型和选项。它可以在单次运行中跨模型参数计算多个实现，以创建用于不确定性量化的地图集合，并通过使用多CPU和多GPU并行实现高性能。HipFT旨在使用户能够轻松编写扩展，增强其灵活性和适应性。我们描述了HipFT的模型特征、数值方法的验证、并行和GPU加速代码实现的性能、分析/后处理选项以及示例用例。