@MastersThesis{Souza:2019:PaOtDe,
author = "Souza, Jefferson Gon{\c{c}}alves de",
title = "Paraleliza{\c{c}}{\~a}o e otimiza{\c{c}}{\~a}o do desempenho
computacional do modelo BRASIL-SR",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2019",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2019-02-26",
keywords = "paraleliza{\c{c}}{\~a}o, OpenMP, radia{\c{c}}{\~a}o solar,
parallelization, OpenMP, solar radiation.",
abstract = "O modelo de transfer{\^e}ncia radiativa BRASIL-SR foi
desenvolvido pelo LABREN/CCST/INPE e utiliza imagens de
sat{\'e}lite em conjunto com dados climatol{\'o}gicos
m{\'e}dios mensais para o c{\'a}lculo de estimativas de
irradia{\c{c}}{\~a}o solar incidente, permitindo mapear os
locais prop{\'{\i}}cios para o aproveitamento do recurso solar.
As estimativas fornecidas pelo modelo t{\^e}m foco nos resultados
mensais e ainda na transmit{\^a}ncia atmosf{\'e}rica calculada
apenas para m{\'e}dias hor{\'a}rias no centro do intervalo
mensal, devido ao alto custo computacional. Apesar de
exaustivamente validado e de apresentar erros na mesma ordem de
outras ferramentas computacionais da literatura, as
extrapola{\c{c}}{\~o}es realizadas implicam em maiores valores
de vi{\'e}s nas estimativas de irradia{\c{c}}{\~a}o horaria e
di{\'a}ria. Este trabalho teve por objetivo otimizar o desempenho
computacional do modelo BRASIL-SR em sistemas com m{\'u}ltiplos
n{\'u}cleos, atrav{\'e}s da utiliza{\c{c}}{\~a}o de diretivas
de paraleliza{\c{c}}{\~a}o do OpenMP com escalonamento dos
la{\c{c}}os e altera{\c{c}}{\~a}o nos dados de entrada e
sa{\'{\i}}da para o formato em NetCDF. O tempo de processamento
do modelo BRASIL-SR foi reduzido de 27 horas para 1 hora e 30
minutos, utilizando 24 threads. Outras t{\'e}cnicas tradicionais
de otimiza{\c{c}}{\~a}o, como blocagem e
vetoriza{\c{c}}{\~a}o, tamb{\'e}m foram investigadas, mas
n{\~a}o apresentaram uma melhoria no desempenho devido {\`a}
estrutura do c{\'o}digo do modelo. Com o resultado inicial desta
pesquisa, foi poss{\'{\i}}vel alterar o modo de calculo da
transmit{\^a}ncia, que antes era calculado para o centro do
intervalo mensal, para o calculo di{\'a}rio da
transmit{\^a}ncia. Um script foi desenvolvimento para a
execu{\c{c}}{\~a}o do pr{\'e}processamento e processamento do
modelo, obtendo um tempo total de pr{\'e}processamento e
processamento de 1 hora e 40 minutos, uma melhora de 3700%. A
utiliza{\c{c}}{\~a}o do modelo paralelizado com OpenMP,
juntamente com os scripts Python, desenvolvidos para a
operacionaliza{\c{c}}{\~a}o do modelo, ser{\'a} determinante
para o desenvolvimento de modelos de previs{\~a}o de
irradia{\c{c}}{\~a}o solar de curto e curt{\'{\i}}ssimo prazo,
sendo de extrema relevancia para tomada de decis{\~a}o de
diversos atores, como por exemplo o Operador Nacional do Sistema
El{\'e}trico. ABSTRACT: The radiative transfer model BRASIL-SR
was developed by LABREN/CCST/INPE. This model uses satellite
images data with monthly average climatological for the estimates
of incident solar irradiation, allowing mapping of the sites
suitable for the use of the solar resource. The estimates provided
by the model focus on the monthly results and on the atmospheric
transmittance calculated only for hourly means in the center of
the monthly range, due to the high computational cost. In spite of
being extensively validated and presenting errors in the same
order as other computational tools in the literature, the
extrapolations carried out imply higher bias values in the hourly
and daily irradiation estimates. This work aimed to optimize the
computational performance of the BRASIL-SR model in systems with
multicore, using parallelization policies OpenMP with escalation
of the loops and change in the input and output data to the format
in NetCDF. The processing time of the model BRASIL-SR was reduced
from 27 hours to 1 hour and 30 minutes using 24 threads. Other
traditional optimization techniques, such as blocking and
vectoring, were also investigated but did not show an improvement
in performance due to the model code structure. With the initial
result of this research, it was possible to change the mode of
transmittance calculation, which was previously calculated to the
center of the monthly interval, for the daily transmittance
calculation. A script was development for the execution of the
pre-processing and processing of the model, obtaining a total time
of preprocessing and processing of 1 hour and 40 minutes, an
improvement of 3700%. The use of the parallelized model with
OpenMP, together with the Python scripts, developed for the
operation of the model, will be determinant for the development of
models of prediction of solar irradiation of short and very short
term, being of extreme relevance for the decision making of
several actors , such as the National Electric System Operator.",
committee = "Stephany, Stephan (presidente) and Mendes, Celso Luiz (orientador)
and Costa, Rodrigo Santos (orientador) and Rosa, Reinaldo Roberto
and Martins, Fernando Ramos",
englishtitle = "Parallelization and otmization of the computation performance of
the BRASIL-SR model",
language = "pt",
pages = "128",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3T295ES",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3T295ES",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "19 abr. 2024"
}