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伴随着环境污染问题的日益凸显,大气质量模型逐渐成为环境研究领域所关注的焦点。然而由于运算数据的海量化、污染源种类繁多、模拟周期的增长、空间网格要求的精细化、参考因子复杂等因素的影响,在PC机上串行运行模式的速度异常的慢,成为大气模式运算效率的瓶颈,严重阻碍了空气质量模式在日常环境模拟中的推广应用。因此,在现有的硬件实验环境条件下,如何快速、高效、准确地完成大气数值模拟,成为该领域的重要研究方向。本文首先介绍了研究的背景和意义,然后对Models-3/CMAQ模型的各模块进行了仔细的剖析,接着对比研究了DNFS和PVFS两种并行文件系统,给后续的并行实验选择了合适的文件系统平台；其次,本文详细介绍了MM5模型、SMOKE模型及CMAQ模型的安装运行过程及参数配置要求；最后,对CMAQ模型的可并行性进行了分析,然后在此分析的基础上,完成了基于PVFS文件系统的并行算法的设计。本文的结尾之处,在并行集群系统上对算法进行了测试并分析比较了实验结果。本文所作的研究工作如下所示：(1)开题阶段,查阅了大量研究领域内的国内外相关文献,了解了Models-3/CMAQ模型和高性能集群系统的理论和技术,并分别掌握了二者的研究发展现状。(2)为了给CMAQ模型的并行效率优化选择一个合适的文件系统平台,对DNFS和PVFS两种并行文件系统作了细致的对比研究。(3)实验的第一阶段,全面而又系统地学习了Linux操作系统的基本命令和常用工具,进而研究了Linux脚本的基础语法。然后,在此基础上,通过进一步修改模型编译安装脚本使之适用于本地操作系统,在预定实验平台上完成了MM5模型、SMOKE模型及CMAQ模型的安装调试。(4)实验的第二阶段,在CMAQ模型可并行性分析的理论基础上,设计并实现了基于PVFS文件系统的并行算法,然后在预先安装好的实验平台上进行了实地测试,评价了模型优化性能的优劣。