GEOS-Chem气象数据读取频率优化分析
项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/ge/geos-chem 背景介绍
GEOS-Chem是全球大气化学传输模型，广泛应用于大气成分模拟研究。在实际运行过程中，气象数据的读取效率直接影响模型整体性能。本文针对GEOS-Chem模型中气象数据读取频率过高的问题进行分析，并提供优化建议。
问题现象
用户在使用GEOS-Chem 14.5.1版本运行被动示踪剂模拟时发现，气象数据读取时间几乎与模型积分时间相当。通过日志分析发现，模型每小时都在读取气象数据文件，而实际上这些数据应该是3小时分辨率。
技术分析
气象数据读取机制
GEOS-Chem通过HEMCO组件管理气象数据输入。在HEMCO配置文件中，气象字段的读取频率由时间戳模式控制。例如：
- 每小时读取的字段配置示例：
* PS $METDIR/$YYYY/$MM/$MET.$YYYY$MM$DD.I3.$RES.$NC PS 1900-2100/1-12/1-31/* EFY xy 1 * - 1 1
- 3小时读取的字段配置示例：
* CLOUD $METDIR/$YYYY/$MM/$MET.$YYYY$MM$DD.A3cld.$RES.$NC CLOUD 1900-2100/1-12/1-31/*/+90minute EFY xyz 1 * - 1 1
问题根源
问题主要出现在HEMCO配置文件中时间戳模式的设置。当使用$YYYY/$MM/$DD/*/+90minute这种格式时，会导致模型每小时都尝试读取数据文件。正确的做法应该是使用1900-2100/1-12/1-31/*这种标准时间范围格式。
性能影响
气象数据读取频率过高会显著影响模型运行效率。根据用户报告：
- 优化前：1个示踪剂1核运行1年约需18小时
- 历史性能：相同配置下1年运行仅需6-7小时
性能下降的主要原因就是气象数据读取频率从理论上的3小时一次变为实际上的每小时一次，导致I/O开销增加约3倍。
解决方案
对于使用GEOS-Chem 14.5.1版本的用户，建议采取以下优化措施：
- 检查HEMCO_Config.rc文件中的时间戳模式设置
- 将
$YYYY/$MM/$DD/*/+90minute格式改为1900-2100/1-12/1-31/* - 确保3小时分辨率的气象字段使用
/+90minute后缀
版本注意事项
需要注意的是，此问题在GEOS-Chem 14.4.0版本中存在，并在14.4.1版本中已修复。但用户报告的14.5.1版本中出现的问题主要是由于自定义配置文件中的时间戳格式不当所致。
结论
合理配置HEMCO气象数据读取频率对GEOS-Chem模型性能至关重要。通过优化时间戳模式设置，可以显著减少不必要的I/O操作，提高模型运行效率。建议用户在创建自定义HEMCO配置文件时，特别注意时间戳格式的规范性。
创作声明：本文部分内容由AI辅助生成（AIGC），仅供参考
