Труды КНЦ вып.9 (ГЕЛИОГЕОФИЗИКА вып. 5/2018(9))

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.5.183-191 УДК 551.593.5.531.521.3 К. Г. Орлов, И. В. Мингалев, Е. А. Федотова ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ CUDA ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПЕРЕНОСА ТЕПЛОВОГО И СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В АТМОСФЕРЕ ЗЕМЛИ Аннотация Быстрое развитие вычислительной техники позволяет проводить расчеты не только на многоядерных серверах или кластерах, но и графических ускорителях с использованием технологии CUDA. В данной работе приведено описание реализованных авторами на видеокартах алгоритмов вычисления коэффициента молекулярного поглощения атмосферного газа на сетке с высоким разрешением по частоте, построения параметризации молекулярного поглощения и решения в земной атмосфере уравнений переноса собственного и солнечного излучений. Также приведена оценка быстродействия алгоритмов, реализованных с использованием графических ускорителей (технология CUDA) и центрального процессора (технология OpenMP). Ключевые слова: собственное и солнечное излучение атмосферы, параметризация молекулярного поглощения, технология CUDA. K. G. Orlov, I. V. Mingalev, E. A. Fedotova THE CUDA TECHNOLOGY AS APPLIED TO THERMAL AND SOLAR RADIATION TRANSFER IN THE EARTH’S ATMOSPHERE Abstract Rapid development of computers allows us to make calculations not only on multicore servers or clusters, but also on graphics accelerators by the CUDA technology. The paper presents the algorithms used by the authors on video cards to calculate the molecular absorption coefficient of the atmospheric gas on a grid of high frequency resolution, to construct molecular absorption parameterization, and to solve transport equations of the thermal and solar radiation in the Earth's atmosphere. The speed of algorithms has been evaluated and the accuracy of the calculations results has been analyzed. Keywords: thermal and solar atmosphere radiation, molecular absorption parameterization, CUDA technology. Введение Расчет поля собственного ИК-излучения атмосферы необходим для решения различных физических задач, в частности, для интерпретации данных дистанционного зондирования атмосферы, для расчета нагрева атмосферы собственным ИК-излучением при моделировании общей циркуляции атмосферы Земли. Для достижения точности 1% и лучше при расчетах интенсивности излучения разрешение по частоте должно составлять примерно 0,001 см-1. Расчеты с таким высоким разрешением по частоте называются эталонными расчетами (Line-by-Line). Они требуют очень больших вычислительных затрат и 183