貢獻中國智慧!“媽祖”系列海洋數值預報模式源代碼向國際國內開源
中國網訊 第九屆世界媽祖文化論壇期間,自然資源部國家海洋環境預報中心自主研發的“媽祖”系列海流和海浪數值預報模式源代碼正式向國際國內開源,為海洋預報業務發展、海洋科學研究等貢獻中國智慧和中國方案。
數值模式是海洋預報業務和海洋科學研究的核心工具,其重要性堪比“晶片”在資訊産業中的地位。國家海洋環境預報中心堅持高水準科技自立自強,持續推動海洋預報減災工作高品質發展,歷經數年集中攻關,先後完成“媽祖”系列自主海流和海浪數值模式階段性開發工作,創新成果分別入選2021年和2023年“中國海洋十大科技進展”。“媽祖·海流”和“媽祖·海浪”海洋數值預報模式分別於2021年、2023年投入業務化運作。
業務化運作以來,國家海洋環境預報中心積極開展模式的推廣應用,在今年汛期“摩羯”“格美”等颱風引發的海洋災害應急工作中發揮了重要作用,並聯合沿海地方海洋部門廣泛部署。預報中心積極將模式向國際相關機構推廣,今年分別向印尼氣象與地球物理局和相關大學以及孟加拉國氣象局和達卡大學進行了模式的技術移植和培訓,是我國完全自主可控的海洋數值預報模式首次向國外推廣應用,有效提升了海上絲綢之路沿線國家海洋防災減災能力,是踐行習近平總書記關於“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鍵技術方法,在模式動力框架和並行計算上具有創新性,具備海水品質守恒、圖拓撲並行通信和GPU加速等特點。經過三年的業務化運作評估,“媽祖·海流”在海表面溫度、海表面高度異常以及溫鹽垂直結構等方面的預報效果達到國際先進水準。“媽祖·海浪”基於球面質心泰森多邊形網格併發展相應的有限體積平流方案,採用改進的海浪源函數方案,發展了MPI並行和GPU並行加速技術,構建了全球區域一體化的第三代海浪譜數值模型,在海浪譜有限體積平流演算法以及異構並行計算技術等方面取得創造性突破,有效解決了海浪數值模型計算量大、耗時長的瓶頸問題,有利於各級預報機構集約化部署。經國內外專家評審和業務化運作評估,“媽祖·海浪”預報效果與國際主流海浪模式WaveWatch III相當。
創新成果只有在應用中才能保持生命力。“媽祖”模式代碼開源後,將極大促進我國海洋科學軟體開源體系建設,加速拓展模式在海洋防災減災、海洋資源開發利用、海洋科學研究和海洋生態保護等領域的應用,加快模式開發與更新進度,形成滾動研發機制。模式開源發佈後,用戶可登錄中國海洋預報網(https://www.oceanguide.org.cn)下載源代碼使用。接下來,國家海洋環境預報中心還將舉辦“媽祖”系列數值預報模式的技術培訓會,為模式的落地應用提供專業技術指導,為海洋預報科研人員搭建高水準學術交流平臺,提升技術創新能力。