全球公里级气候海洋模拟性能可移植和科学实验在我国实现双重突破

IT 世家 5 月 8 据中国气候新闻报道，中国科学院大气物理研究所、崂山实验室、中国科学院计算机网络信息中心等单位联合攻关，成功构建全球首个水平分辨率达到 1 全球海洋环流公里的方式 LICOMK ，近日，该模式在跨异构超算平台上实现了全球公里级气候海洋模拟性能移植和科学实验的双重突破。

据报道，海洋是地球气候系统中重要的能量和碳汇调节器，它吸收了超过的能量。 90% 全球变暖产生的新热量和新热量 30% 以上是二氧化碳排放。近年来，随着极端气候事件的频繁发生，模拟和理解海洋中涡流、锋面等中小规模过程，成为提高气候预测精度的关键。

▲ 全球 1 公里模拟 2016 年 1 月 19 太阳表面的海洋动能

IT 家族从中国气候中了解到，这次建造的 LICOMK 方法，将全球海洋模拟分辨率提高到 1 公里，能直接模拟海洋中的亚中尺度过程，相当于在全球“海洋地图”上嵌入一副“显微镜”，可以准确捕捉海洋涡流、尖端等复杂的动力过程。这些细致的海洋动力过程直接影响全球热量和物质的运输和分布，对理解和预测极端气候事件(如海洋热浪、台风、极端降水等)起着重要作用。).

方法实验数据显示，LICOMK 可再现多个关键海区的中小型环流结构，并显示出较强的过程模拟能力。这一过程对全球热量和物质运输分布有显著影响，也与海洋热浪、强台风、极端降水等事件的发生和强度密切相关。通过这种模式，气象局可以获得更高质量的海洋初始场地信息和初始条件数据，有助于提高全球和地区海洋环境变化的气候预测能力。

现在，中国计算机学会已经取得了这项研究成果。 HPC China 2024 超级计算年度最佳应用奖，并入选世界高性能超级计算应用领域最高奖项。 —— 戈登・贝尔气候建模奖，是 2024 全球仅有的三项入选成果之一。

高分辨率支持方式高效运行三大技术突破如下：

研究小组在异构平台性能可移植方面， Kokkos 为了编程框架，通过统一内存管理和异构模板编程技术的设计和优化，为国内异构超算系统结构和编程模型多样性带来的“编程墙”问题提供了全新有效的解决方案，实现了曙光、神威、华为、英伟达等异构超算平台模式编码的性能移植。

在大规模并行方面，团队成功突破全球，通过去除非海洋点、重排网格点技术和区域适应的边界通信算法以及流水线数据传输技术。 1 每天公里水平分辨率 1 在多个平台上实现全球性能挑战 1 公里整机并行效率超过 50%，为模拟和业务预报中使用世界公里尺度方法提供参考。

就模拟能力而言，LICOMK 实现全球 1 海洋环流真实模拟公里水平分辨率，在表达海洋中的尺度 — 亚中尺度过程和复杂的海陆地形对海流的影响的描绘实现了质的飞跃，展示了捕捉强大而不断变化的海洋过程的潜力。

未来，该模式可以通过将其与地球系统模式的其他模块联系起来，进一步促进对地球多圈内相互作用的全面理解。同时，随着对优质数据需求的提高，LICOMK 它还可以作为“数字孪生海洋”的基本工具，支持新一代数据驱动决策系统的建设，可以在帮助全球气候治理和促进可持续发展方面发挥科技支撑作用。

本文仅代表作者观点，版权归原创者所有，如需转载请在文中注明来源及作者名字。

免责声明：本文系转载编辑文章，仅作分享之用。如分享内容、图片侵犯到您的版权或非授权发布，请及时与我们联系进行审核处理或删除，您可以发送材料至邮箱：service@tojoy.com