在日地空间环境中,磁层是太阳活动与地球相互作用的主要区域,是物质能量交换的重要场所。辐射带是磁层的核心区域之一,是磁层俘获高能粒子的主要聚集地,这些高能粒子是日地相互作用过程中物质能量的载体。辐射带粒子在磁场的作用下发生回旋、弹跳和漂移运动,是威胁航天器安全和效能的重要因素。辐射带研究中(L,B)坐标系可实现把三维问题降为二维问题,大大提升了辐射带三维空间有限观测数据的利用率。磁壳参数L值是其中的重要参量之一,在粒子特性分析、航天器轨道辐射环境描述以及辐射带建模等研究领域应用十分广泛。L值由磁力线追踪积分计算而得,由于地球磁场位型极为复杂,导致磁力线追踪步长严格受限,造成单次追踪计算步数多。此外,由于不同空间位置处磁力线追踪路径和追踪距离随时空变化差异显著,造成多次L值追踪计算之间相互独立、复杂度不一且无法简并,导致L值计算速度慢、效率低。随着计算机软硬件技术的快速发展,并行计算为此类大型且复杂的计算问题提供了解决方案。本文通过分析不同模式的并行计算,选定共享内存的OpenMP作为并行工具。鉴于OpenMP的并行优势,已经被广泛应用于不同的研究领域,但目前尚未发现在磁壳参数L值计算领域有所涉及。由于L值被广泛应用于科学和应用领域,但其计算速度慢、效率低,所以,提高L值的计算效率具有重要的研究意义。为了提高L值的计算效率,本文采用OpenMP对目前广泛应用的L值计算程序实现单机多线程并行化,并分析了并行程序计算结果的准确性、加速比、效率以及负载平衡性。结果表明,OpenMP可以成功实现程序的并行化,明显提高L值的计算效率。当线程数量设置与系统最大线程数相等时(本文所用计算机系统线程数最大为8),并行效果最优,加速比范围为1.57～2.81,并行效率范围为19.63%～35.13%。分析发现,线程间负载不平衡是影响并行效果的主要因素。为了进一步提高并行加速比和并行效率,优化负载不平衡。本文提出了一种表征L值计算复杂度的排序因子,并基于此提出了排序和重分配(“sort”、“S”分配)的优化负载算法。采用dynamic、sort+“S”、sort+dynamic、sort+“S”+dynamic四种方式优化并行程序,对不同方式的优化效果进行了比对分析,结果表明sort+dynamic的优化效果最优,加速比范围为2.30～3.30,效率为28.75%～41.25%。优化后并行加速比提升了0.49～0.73,并行效率提升了6.12%～9.12%。本文研究表明,OpenMP可以成功实现L值计算程序的并行化,明显提高L值的计算效率。针对负载不平衡的问题,采用sort+dynamic方式调节可获得最好的并行加速比和效率。该研究可以为空间科学和其他领域类似大数据分析研究提供有益探索和重要参考。