Detalhes bibliográficos
| Ano de defesa: |
2014 |
| Autor(a) principal: |
Alex de Almeida Fernandes |
| Orientador(a): |
Stephan Stephany,
Jairo Panetta |
| Banca de defesa: |
Haroldo Fraga de Campos Velho,
Carlos Alberto Alonso Sanches |
| Tipo de documento: |
Dissertação
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| Tipo de acesso: |
Acesso aberto |
| Idioma: |
por |
| Instituição de defesa: |
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
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| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação do INPE em Computação Aplicada
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
BR
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| Resumo em Inglês: |
The Center for Weather Forecasting and Climate Studies (CPTEC/INPE) developed and employs the environmental model CCATT-BRAMS that couples a pollutant transport model and the regional numerical model BRAMS. This environmental model includes a chemical reactions module that updates the chemical composition of the atmosphere for the considered timestep. This module models the chemical reactions between atmospheric components and must be solved for each gridpoint. The atmospheric chemical composition influences the absorption of solar radiation by the atmosphere thus affecting it is thermal balance. However the computational cost of executing this module at every timestep is one order of magnitude higher than that of the BRAMS model. Therefore, its operational use is feasible with an execution every 4 timesteps. Such computational cost is due to the resolution of a linear system of equations for each gridpoint. The currently employed solver has a serial version and would demand large modifications of the code in order to be parallelized. This work proposes the use of a solver based on optimal linear estimation that has a code that is simpler and more suitable for parallelization. Numerical tests show that the proposed solver achieved results that are numerically equivalent to those of the original solver. In addition, the OpenMP parallel version of the proposed solver achieved reasonable speed-up. This work also investigated the portability of the proposed solver for execution in a graphics processing unit (GPU) since such accelerators may be available in a future supercomputer of CPTEC/INPE. |
| Link de acesso: |
http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2014/12.01.15.57
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Resumo: |
O Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC/INPE) desenvolveu e utiliza o modelo ambiental CCATT-BRAMS que acopla um modelo de transporte de gases traço ao modelo regional BRAMS. Este modelo ambiental possui um termo de reatividade química que atualiza a composição química da atmosfera para o passo de tempo considerado. Este termo modela as reações químicas entre componentes da atmosfera e deve ser resolvido para cada ponto da grade espacial. A composição química da atmosfera influi na absorção de radiação solar pela atmosfera impactando seu balanço térmico. Entretanto, seu custo computacional ao ser executado a cada passo de tempo é uma ordem de grandeza superior ao do modelo BRAMS, de forma que seu uso operacional é possível com sua execução a cada 4 passos de tempo. Esse custo deve-se à resolução de um sistema linear de equações para cada ponto de grade. O solver utilizado correntemente tem uma implementação sequencial e sua paralelização demandaria alterações significativas do código correspondente. Assim, este trabalho propõe o uso de um solver baseado em estimação linear ótima que possui um código mais simples e mais apropriada à paralelização. Testes demonstraram que o solver proposto fornece resultado numericamente equivalentes àqueles do solver original e que possibilita um ganho de desempenho ao ser paralelizado com a biblioteca OpenMP. Investigou-se também a possibilidade de portá-lo para execução em placa aceleradora gráfica (GPU) prevendo a disponibilidade desses aceleradores num futuro supercomputador do CPTEC/INPE. |
