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基于时域多分辨率的非球形气溶胶散射并行计算模型设计及验证

作者: 胡帅 高太长 李浩 杨波 陈鸣 刘磊 李刚    解放军理工大学气象海洋学院 江苏南京211101 解放军理工大学电磁环境效应与光电工程国家级重点实验室 江苏南京210007 中国洛阳电子装备实验中心 河南洛阳471000

关键词: 大气光学 非球形气溶胶 散射 时域多分辨率 并行计算

摘要:为解决串行时域多分辨率(MRTD)散射模型运行时间长和内存消耗大的问题,基于消息传递接口(MPI)技术设计了一种非球形气溶胶散射并行计算模型。介绍了MRTD散射模型的基本框架和2种并行数据通信方案,并基于MPI重复非阻塞通信技术实现了MRTD散射模型的并行化设计;搭建了网络并行计算平台,实现了模型的并行化计算。将MRTD散射模型与Mie散射模型、T矩阵法进行了对比,验证了并行MRTD散射模型的计算准确性。结果表明,MRTD模型可较准确地模拟非球形粒子散射特性,并行计算技术可显著提高计算效率;电磁场分量同时交换的并行设计方案的计算效率略高于仅交换磁场分量的方案;通过增加中央处理器核数,程序的并行加速比随之增大,但单核运行效率却略有降低。随着粒子尺度参数的增大,单核计算效率随之增加,复折射率的改变并不会显著影响并行计算效率。


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