| 摘要 | 第1-10页 |
| Abstract | 第10-13页 |
| 第一章 绪论 | 第13-27页 |
| ·研究背景 | 第13-15页 |
| ·数值天气预报模式发展现状及趋势 | 第15-19页 |
| ·高性能计算机发展现状及应用 | 第19-21页 |
| ·数值天气预报模式并行计算方法研究及热点问题 | 第21-23页 |
| ·本文研究内容与主要创新点 | 第23-25页 |
| ·本文结构 | 第25-27页 |
| 第二章 GRAPES 模式科学计算原理 | 第27-38页 |
| ·数值天气预报基本原理 | 第28-32页 |
| ·控制大气运动基本方程组 | 第28-29页 |
| ·数值计算求解一般方法 | 第29-32页 |
| ·差分格式计算需要关注的几个问题 | 第32页 |
| ·大气模式的基本结构 | 第32页 |
| ·GRAPES 模式动力框架设计思路 | 第32-37页 |
| ·坐标系的选择 | 第33-34页 |
| ·时间离散方案 | 第34-35页 |
| ·空间离散方案 | 第35-37页 |
| ·边界条件 | 第37页 |
| ·本章小结 | 第37-38页 |
| 第三章 GRAPES 模式软件架构及并行计算方案 | 第38-50页 |
| ·GRAPES 模式并行计算方案设计原则 | 第38-40页 |
| ·GRAPES 软件编程规范的编写 | 第40-42页 |
| ·GRAPES 模式并行区域分解方案 | 第42-44页 |
| ·自适应跨平台的软件框架研究 | 第44-46页 |
| ·并行编程接口函数库（PPI）设计与实现 | 第46-49页 |
| ·本章小结 | 第49-50页 |
| 第四章 全球 GRAPES 模式中半隐式半拉格朗日插值计 算负载平衡方法研究 | 第50-67页 |
| ·半拉格朗日插值计算原理 | 第50-54页 |
| ·GRAPES 全球模式的极地处理以及边界设置方案 | 第54-55页 |
| ·以“供方”为中心的并行计算实现方案（put-scheme） | 第55-58页 |
| ·以“需方”为中心的并行计算实现方案（get-scheme） | 第58-60页 |
| ·两种并行实现方案的数值试验对比 | 第60-66页 |
| ·本章小结 | 第66-67页 |
| 第五章 Helmholtz 方程高效求解方法的研究 | 第67-101页 |
| ·GRAPES 全球模式Helmholtz 方程系数特点 | 第67-69页 |
| ·大型稀疏线性方程组求解方法简述 | 第69-70页 |
| ·使用带预条件子的GCR 方法求解Helmholtz | 第70-73页 |
| ·基于PETSc 函数库的GMRES 方法求解Helmholtz 方程 | 第73-74页 |
| ·用两种方法求解Helmholtz 方程的数值对比试验 | 第74-99页 |
| ·数值试验平台 | 第74-75页 |
| ·Rossby-Haurwitz 波的对比试验 | 第75-84页 |
| ·实际资料绝热模式对比试验 | 第84-89页 |
| ·实际资料全物理过程对比试验 | 第89-98页 |
| ·高分辨率资料的简单测试 | 第98-99页 |
| ·本章小结 | 第99-101页 |
| 第六章 GRAPES 模式并行性能分析 | 第101-115页 |
| ·GRAPES 并行模式性能分析简单模型 | 第101-103页 |
| ·GRAPES 模式核心算法并行性能分析 | 第103-108页 |
| ·半拉格朗日并行实现方案通讯时间分析 | 第103-104页 |
| ·Helmholtz 方程求解方案并行计算时间/效率分析 | 第104-106页 |
| ·GRAPES 的整体性能评价 | 第106-108页 |
| ·GRAPES 模式在天河-1A 高性能计算机平台上的测试及分析 | 第108-114页 |
| ·测试方案设计 | 第108-109页 |
| ·测试结果及分析 | 第109-114页 |
| ·本章小结 | 第114-115页 |
| 第七章 结论与展望 | 第115-118页 |
| 致谢 | 第118-119页 |
| 参考文献 | 第119-130页 |
| 作者在学期间取得的学术成果 | 第130页 |
