“媽祖”系列海洋數(shù)值預(yù)報模式代碼開源

第九屆世界媽祖文化論壇期間，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。

在今年“摩羯”“格美”等臺風(fēng)引發(fā)的海洋災(zāi)害應(yīng)急工作中，“媽祖”系列海洋數(shù)值預(yù)報模式發(fā)揮了重要作用。國家海洋環(huán)境預(yù)報中心積極將模式向國際相關(guān)機構(gòu)推廣，今年分別向印尼氣象與地球物理局、相關(guān)大學(xué)以及孟加拉國氣象局、達卡大學(xué)進行模式的技術(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。

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、圖拓撲并行通信和GPU加速等特點。經(jīng)過3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)報效果達到國際先進水平。“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)報機構(gòu)集約化部署。

“媽祖”模式代碼開源后，將極大促進我國海洋科學(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)保護等領(lǐng)域的應(yīng)用。（記者 陳盛鐘 通訊員 許雙萍）