0 引言
近年来，随着计算机计算能力的提升与数值方法的发展，非结构网格在地球系统模式中得到了越来越多的应用[1-2]。不同于结构网格，非结构网格没有极点附近网格收缩而出现奇异的问题；同时，非结构网格可以更灵活地处理各种边界条件、实现局部网格加密等。
在各种非结构网格中，球面质心Voronoi网格[3](Spherical Centroid Voronoi Tessellations，SCVT)因具备良好的性质而得到广泛应用。生成SCVT一般采用的Lloyd算法[3]是一个不动点迭代算法，其计算量与生成的网格点数成正比。为应对快速生成高分辨率SCVT的挑战，Jacobsen等[4]提出了基于区域分解和球极投影的并行算法，并在GitHub开源了其代码(MPI-SCVT：https：//github.com/douglasjacobsen/MPI-SCVT)。数值实验显示了MPI-SCVT相对于串行算法的加速效果。
尽管MPI-SCVT可以很好地适用于一般分辨率下SCVT的生成，当所需网格的分辨率非常高(例如2 km以下)时，MPI-SCVT的使用会出现一系列问题。首先，MPI-SCVT内置的几种网格初始化方法生成的网格点质量较差，与最终的收敛结果距离较远，这使得迭代步数过多，程序整体运行时间长。其次，高分辨率导致迭代过程中通信的数据量大，MPI-SCVT使用的boost MPI(http：//www.boost.org)单次通信数据量超过一定大小(约2 GB)时会出错。再者，MPI-SCVT调用外部库Triangle[5]实现平面Delaunay三角网格[4]的构建，当单次输入网格点数超过约42 600 000时，Triangle无法正常运行。最后，高分辨率导致输出变量较大，使用外部库NetCDF-CXX无法完成所需NetCDF文件的输出。
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作者信息：
刘 壮，黄小猛
(清华大学 地球系统科学系，北京100084)
