在地球气候模拟和天气预报研究中,辐射传输计算是一个不可或缺的研究内容。通过计算太阳和地球之间发射、吸收和反射的长短波辐射,从而模拟出地球气候及天气的变化。辐射传输的物理过程复杂,数据量大,计算密度高。因此,普通处理器基本无法快速处理如此庞大的辐射数据,不利于地球气候的模拟和天气预报的预测。为了解决以上问题,需要研究辐射传输的并行算法。鉴于GPU强大的计算性能,本文以RRTMG短波辐射物理过程为对象,重点研究其基于GPU的加速算法。在加速算法的实现中,主要采用CUDA并行编程模型。本文的主要研究内容为:(1)本文提出了基于GPU的RRTMG短波辐射物理过程的加速算法,并且基于CUDA Fortran实现了RRTMG短波辐射的异构计算版本。在RRTMG短波辐射GPU加速中,通过对计算耗时最长的子程序rrtmg_sw进行结构改写,数据布局等并行计算,实现了rrtmg_sw的并行算法,提高了RRTMG短波辐射的计算性能。(2)本文将RRTMG短波辐射的异构计算版本应用到中国科学院地球模拟系统模式CAS-ESM中,提高了CAS-ESM的计算性能。综上,本文基于GPU研究了RRTMG短波辐射加速算法,缩短了RRTMG短波辐射物理过程的计算时间,提高了CAS-ESM的整体计算性能,为CASESM的实际应用提供了理论依据和技术支持。