效果与国际主流模式相当！国家海洋环境预报中心自主研发的“妈祖”系列海洋数值预报模式代码开源
文摘
2024-11-20 08:48
天津
第九届世界妈祖文化论坛期间，自然资源部国家海洋环境预报中心自主研发的“妈祖”系列海流和海浪数值预报模式源代码正式向国际国内开源，为海洋预报业务发展、海洋科学研究等贡献中国智慧和中国方案。数值模式是海洋预报业务和海洋科学研究的核心工具，其重要性堪比“芯片”在信息产业中的地位。国家海洋环境预报中心坚持高水平科技自立自强，持续推动海洋预报减灾工作高质量发展，历经数年集中攻关，先后完成“妈祖”系列自主海流和海浪数值模式阶段性开发工作，创新成果分别入选2021年和2023年“中国海洋十大科技进展”。“妈祖·海流”和“妈祖·海浪”海洋数值预报模式分别于2021年、2023年投入业务化运行。业务化运行以来，国家海洋环境预报中心积极开展模式的推广应用，在今年汛期“摩羯”“格美”等台风引发的海洋灾害应急工作中发挥了重要作用，并联合沿海地方海洋部门广泛部署。预报中心积极将模式向国际相关机构推广，今年分别向印尼气象与地球物理局和相关大学以及孟加拉国气象局和达卡大学进行了模式的技术移植和培训，是我国完全自主可控的海洋数值预报模式首次向国外推广应用，有效提升了海上丝绸之路沿线国家海洋防灾减灾能力，是践行习近平总书记关于“海洋命运共同体”倡议的重要实践。与国际同类模式相比，“妈祖·海流”建立了一系列自主可控的关键技术方法，在模式动力框架和并行计算上具有创新性，具备海水质量守恒、图拓扑并行通信和GPU加速等特点。经过三年的业务化运行评估，“妈祖·海流”在海表面温度、海表面高度异常以及温盐垂直结构等方面的预报效果达到国际先进水平。“妈祖·海浪”基于球面质心泰森多边形网格并发展相应的有限体积平流方案，采用改进的海浪源函数方案，发展了MPI并行和GPU并行加速技术，构建了全球区域一体化的第三代海浪谱数值模型，在海浪谱有限体积平流算法以及异构并行计算技术等方面取得创造性突破，有效解决了海浪数值模型计算量大、耗时长的瓶颈问题，有利于各级预报机构集约化部署。经国内外专家评审和业务化运行评估，“妈祖·海浪”预报效果与国际主流海浪模式WaveWatch III相当。创新成果只有在应用中才能保持生命力。“妈祖”模式代码开源后，将极大促进我国海洋科学软件开源体系建设，加速拓展模式在海洋防灾减灾、海洋资源开发利用、海洋科学研究和海洋生态保护等领域的应用，加快模式开发与更新进度，形成滚动研发机制。模式开源发布后，用户可登录中国海洋预报网（https://www.oceanguide.org.cn）下载源代码使用。接下来，国家海洋环境预报中心还将举办“妈祖”系列数值预报模式的技术培训会，为模式的落地应用提供专业技术指导，为海洋预报科研人员搭建高水平学术交流平台，提升技术创新能力。
