“媽祖”系列海洋數(shù)值預(yù)報模式代碼開源
◎? 本報記者 孫宇浩
第九屆世界媽祖文化論壇11月18日至20日在福建莆田湄洲島舉行。論壇期間，自然資源部國家海洋環(huán)境預(yù)報中心自主研發(fā)的“媽祖”系列海流和海浪數(shù)值預(yù)報模式源代碼正式向國際國內(nèi)開源,，為海洋預(yù)報業(yè)務(wù)發(fā)展、海洋科學(xué)研究等貢獻(xiàn)中國智慧和中國方案,。
數(shù)值模式是海洋預(yù)報業(yè)務(wù)和海洋科學(xué)研究的核心工具，其重要性堪比“芯片”在信息產(chǎn)業(yè)中的地位,。國家海洋環(huán)境預(yù)報中心堅持高水平科技自立自強(qiáng),，持續(xù)推動海洋預(yù)報減災(zāi)工作高質(zhì)量發(fā)展，歷經(jīng)數(shù)年集中攻關(guān),，先后完成“媽祖”系列自主海流和海浪數(shù)值模式階段性開發(fā)工作,，創(chuàng)新成果分別入選2021年和2023年“中國海洋十大科技進(jìn)展”,。“媽祖·海流”和“媽祖·海浪”海洋數(shù)值預(yù)報模式分別于2021年,、2023年投入業(yè)務(wù)化運行,。
業(yè)務(wù)化運行以來，國家海洋環(huán)境預(yù)報中心積極開展模式的推廣應(yīng)用,，在今年汛期“摩羯”“格美”等臺風(fēng)引發(fā)的海洋災(zāi)害應(yīng)急工作中發(fā)揮了重要作用,，并聯(lián)合沿海地方海洋部門廣泛部署。預(yù)報中心積極將模式向國際相關(guān)機(jī)構(gòu)推廣,，今年分別向印尼氣象與地球物理局和相關(guān)大學(xué)以及孟加拉國氣象局和達(dá)卡大學(xué)進(jìn)行了模式的技術(shù)移植和培訓(xùn),，是我國完全自主可控的海洋數(shù)值預(yù)報模式首次向國外推廣應(yīng)用，有效提升了海上絲綢之路沿線國家海洋防災(zāi)減災(zāi)能力,，是踐行習(xí)近平總書記關(guān)于“海洋命運共同體”倡議的重要實踐,。
與國際同類模式相比，“媽祖·海流”建立了一系列自主可控的關(guān)鍵技術(shù)方法,，在模式動力框架和并行計算上具有創(chuàng)新性,，具備海水質(zhì)量守恒、圖拓?fù)洳⑿型ㄐ藕虶PU加速等特點,。經(jīng)過三年的業(yè)務(wù)化運行評估，“媽祖·海流”在海表面溫度,、海表面高度異常以及溫鹽垂直結(jié)構(gòu)等方面的預(yù)報效果達(dá)到國際先進(jìn)水平,。“媽祖·海浪”基于球面質(zhì)心泰森多邊形網(wǎng)格并發(fā)展相應(yīng)的有限體積平流方案,，采用改進(jìn)的海浪源函數(shù)方案,，發(fā)展了MPI并行和GPU并行加速技術(shù)，構(gòu)建了全球區(qū)域一體化的第三代海浪譜數(shù)值模型,，在海浪譜有限體積平流算法以及異構(gòu)并行計算技術(shù)等方面取得創(chuàng)造性突破,，有效解決了海浪數(shù)值模型計算量大、耗時長的瓶頸問題,，有利于各級預(yù)報機(jī)構(gòu)集約化部署,。經(jīng)國內(nèi)外專家評審和業(yè)務(wù)化運行評估，“媽祖·海浪”預(yù)報效果與國際主流海浪模式WaveWatch III相當(dāng),。
創(chuàng)新成果只有在應(yīng)用中才能保持生命力,。“媽祖”模式代碼開源后,，將極大促進(jìn)我國海洋科學(xué)軟件開源體系建設(shè),，加速拓展模式在海洋防災(zāi)減災(zāi)、海洋資源開發(fā)利用,、海洋科學(xué)研究和海洋生態(tài)保護(hù)等領(lǐng)域的應(yīng)用,，加快模式開發(fā)與更新進(jìn)度,，形成滾動研發(fā)機(jī)制。模式開源發(fā)布后,，用戶可登錄中國海洋預(yù)報網(wǎng)（https://www.oceanguide.org.cn）下載源代碼使用,。接下來，國家海洋環(huán)境預(yù)報中心還將舉辦“媽祖”系列數(shù)值預(yù)報模式的技術(shù)培訓(xùn)會,，為模式的落地應(yīng)用提供專業(yè)技術(shù)指導(dǎo),，為海洋預(yù)報科研人員搭建高水平學(xué)術(shù)交流平臺，提升技術(shù)創(chuàng)新能力,。
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