Parcels v0.9：面向千万亿次时代的拉格朗日海洋分析框架原型
大气与海洋物理
2017-09-27 v2 计算工程、金融与科学
摘要
随着海洋环流模式（OGCMs）迈入千万亿次时代，全球高分辨率模式运行的输出规模可达数百太字节量级，分析这些模式输出的工具也需随之扩展。拉格朗日海洋分析通过流体动力场追踪虚拟粒子，借助绘制生物与非生物颗粒物的路径与连通性，成为分析OGCM输出的日益流行的方法。然而，当前拉格朗日海洋分析代码的软件栈动态性不足，无法应对日益复杂、规模化及用例定制化的需求。此外，多数社区代码为独立使用而开发，使得在OGCM运行时集成虚拟粒子成为一项非平凡任务。在此，我们介绍新开发的Parcels代码，其从底层设计即具备充分的可扩展性以应对千万亿次计算。我们强调其API设计遵循领域特定语言范式，将灵活性与定制化同针对HPC工作流优化的能力相结合。Parcels主要用Python编写，利用科学Python生态中广泛的工具，同时生成底层C代码并使用即时编译（Just-In-Time compilation）用于性能关键计算。我们展示了其API的一个详尽示例，并针对七个理想化测试用例验证了代码的准确性。Parcels的此版本~0.9侧重于构建API，未来工作将集中于优化、效率以及与OGCMs的运行时耦合。
引用
@article{arxiv.1707.05163,
title = {Parcels v0.9: prototyping a Lagrangian Ocean Analysis framework for the petascale age},
author = {Michael Lange and Erik van Sebille},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.05163},
year = {2017}
}
备注
Submitted to Geoscientific Model Development (GMD)