Jump to content

Структура моделирования системы Земли

Структура моделирования системы Земли ( ESMF ) — это программное обеспечение с открытым исходным кодом для построения климата , численного прогнозирования погоды , ассимиляции данных и других для наук о Земле программных приложений . Эти приложения требуют больших вычислительных ресурсов и обычно выполняются на суперкомпьютерах . ESMF считается техническим уровнем, интегрированным в сложную общую инфраструктуру моделирования для обеспечения совместимости . Другие аспекты совместимости и общей инфраструктуры включают: общие экспериментальные протоколы, общие аналитические методы, общие стандарты документации для данных и их происхождения, общий рабочий процесс и общие компоненты модели. [ 1 ]

Проект ESMF отличается сильным акцентом на общественное управление и распределенное развитие , а также разнообразной клиентской базой, в которую входят группы моделирования из университетов, крупных исследовательских центров США, Национальной метеорологической службы , Министерства обороны и НАСА . Команда разработчиков ESMF была сосредоточена в NCAR до 2009 года, после чего переехала в NOAA Лаборатории исследования системы Земли .

Editing Earth System Modeling Framework — это бесплатное программное обеспечение , выпущенное под лицензией с открытым исходным кодом Университета Иллинойса/NCSA .

ESMF повышает совместимость программного обеспечения для моделирования наук о Земле, разработанного на разных площадках, и способствует повторному использованию кода . Идея состоит в том, чтобы преобразовать распределенные специализированные знания и ресурсы в совместное интегрированное сообщество моделирования, которое работает более эффективно, может более эффективно решать более широкий спектр проблем и лучше реагировать на потребности общества.

Архитектура программного обеспечения

[ редактировать ]

ESMF основан на принципах компонентной разработки программного обеспечения . Компоненты программного приложения ESMF обычно представляют собой крупномасштабные физические области, такие как атмосфера , океан, криосфера или поверхность суши. Некоторые модели также представляют в качестве компонентов конкретные процессы (например, биогеохимию океана, воздействие солнечной радиации на атмосферу). В ESMF компоненты могут создавать и управлять другими компонентами, так что компонент биогеохимии океана может стать частью более крупного компонента океана.

Программное обеспечение, соединяющее физические домены, в сообществе моделирования систем Земли называется соединителем. Соединители следуют шаблону посредника и принимают выходные данные одного компонента и преобразуют их во входные данные, необходимые для запуска другого компонента. Преобразования могут включать в себя преобразование единиц измерения, интерполяцию или перекартографирование сетки, слияния (т. е. объединение поверхностей суши и океана для формирования полностью покрытой глобальной поверхности) или другие специализированные преобразования. В ESMF соединители также являются программными компонентами.

Возможности

[ редактировать ]

ESMF представляет пользовательские данные в виде объектов данных , таких как сетки, поля и массивы. Пользовательские данные внутри компонента можно копировать или ссылаться на эти объекты ESMF. Когда пользовательские данные становятся частью объекта данных ESMF, методы платформы можно использовать для преобразования и передачи данных по мере необходимости в другие компоненты системы. Обычно это происходит внутри компонента соединителя.

Интерполяция и переназначение сетки являются основными утилитами ESMF. Веса интерполяции могут быть сгенерированы в ESMF с использованием билинейной интерполяции , восстановления фрагментов методом конечных элементов и консервативных методов переназначения.

ESMF может связывать метаданные с объектами данных. Метаданные в виде пар имени и значения группируются в пакеты, которые можно записать в XML и других стандартных форматах. Пакеты метаданных ESMF основаны на конвенциях сообщества, включая конвенции о климатических и прогнозных метаданных и общую информационную модель METAFOR .

Сотрудничество ESMF берет свое начало в Рабочей группе по общей инфраструктуре моделирования (CMIWG), нефинансируемой низовой инициативе по изучению путей улучшения совместной разработки моделей системы Земли. CMIWG привлекла широкое участие крупных групп по моделированию погоды и климата в исследовательских и оперативных центрах. В серии встреч, проведенных с 1998 по 2000 год, члены CMIWG установили общие требования и предварительный проект общей программной среды .

В сентябре 2000 года Управление технологий наук о Земле НАСА (ESTO) опубликовало предложение о создании ESMF. Критическая масса участников CMIWG согласилась разработать скоординированные ответные меры, основанные на их схеме «пустышки», и представила три связанных предложения. Первый был сосредоточен на разработке основного программного обеспечения ESMF, второй – на развертывании приложений моделирования наук о Земле, а третий – на развертывании приложений ассимиляции данных ESMF. Все три предложения были профинансированы на совокупном уровне 9,8 миллиона долларов в течение трехлетнего периода. По мере того, как проект ESMF набирал обороты, он заменил CMIWG в качестве координатора по развитию инфраструктуры моделирования сообщества.

За период финансирования НАСА команда ESMF разработала прототип структуры и использовала его в ряде экспериментов, продемонстрировавших объединение компонентов моделирования из разных учреждений. ESMF также использовался в качестве основы для построения новой модели — атмосферы Goddard Earth Observing System (GEOS) модели общей циркуляции в NASA Goddard .

Когда приближался конец первого цикла финансирования ESMF, его сотрудники написали план проекта, в котором описывалось, как ESMF может перейти к организации с межведомственной спонсорской поддержкой для следующего цикла финансирования. Крупные новые пятилетние гранты поступили от НАСА в рамках программы моделирования, анализа и прогнозирования (MAP) изменения и изменчивости климата , а также от Министерства обороны Института окружающей среды боевого пространства . Национальный научный фонд (NSF) продолжал финансировать часть команды разработчиков за счет NCAR основных средств . Многие небольшие проекты по внедрению приложений на основе ESMF финансировались в таких разнообразных областях, как космическая погода и перенос отложений .

Также в конце первого цикла финансирования сотрудники ESMF написали официальный документ о будущих направлениях работы ESMF. Этот документ лег в основу предложения NSF объединить ESMF (и другие программные платформы) со службами данных для создания вычислительной среды, поддерживающей сквозной рабочий процесс моделирования .

В 2008 году был назначен руководитель проекта National Unified Operational Prediction Capability (NUOPC), совместного проекта по прогнозированию погоды ВМС США , Национальной метеорологической службы и ВВС США . [ 2 ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ NOAA/CPO MAPP (31 марта 2014 г.). «Научные основы общей инфраструктуры» (PDF) . п. 15.
  2. ^ Стивен Пейн (17 декабря 2008 г.). «Национальная унифицированная система оперативного прогнозирования» . Слайды состояния ESMF . Архивировано из оригинала (Powerpoint) 26 июля 2011 года . Проверено 16 ноября 2016 г.

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 3e7e694a98392a64274f13acee53d29e__1709460360
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/3e/9e/3e7e694a98392a64274f13acee53d29e.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Earth System Modeling Framework - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)