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      沈文海:氣象高性能計算發展的40年
      2019年05月21日 09:42 來源:光明日報 作者:沈文海 字號

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        俗話說,“天有不測風云”。但目前,中國的天氣預報尤其是晴雨預報準確率在87%以上,接近發達國家水平。這背后,得益于氣象高性能計算四十年的發展。

        在中國氣象局,天氣的數值預報離不開計算機。在改革開放初期,中國氣象局引進了M-160Ⅱ和M-170兩臺大型計算機。使用這兩臺大型計算機,需要先小心翼翼地穿紙帶、鑿卡片,然后通過光電讀卡機將程序讀入到計算機里。雖然如此,它們的性能在當時十分先進,主要用于國際氣象通信業務,也被拿來研發數值預報模式,有時還會對外開放,全國各地都有人特地前來使用。

        與“上機”的煩瑣步驟相映襯的,是人們對設備的百般呵護。那時還沒有加濕器,為保持機房的濕度,要往空調送風口里吹水蒸氣,水蒸氣由一個密閉的電爐燒開水產生。當時北京的自來水里礦物質頗多,電爐沒過多長時間就結起水垢,只好改燒蒸餾水。為此,單位專門買了十幾個塑料水桶運水。水通過電梯運至三樓,再由四輪推車運至機房門口,最后由幾個年輕人兩人一桶將盛滿蒸餾水的水桶挑到空調機房。

        有了大型計算機,我們氣象科研人員研究出了實用的數值天氣預報模式,將我國數值模式預報業務體系從無到有慢慢建立起來。

        20世紀90年代是我國數值模式預報業務蓬勃發展的時期,我國躋身少數能夠發布中期數值預報的國家,氣象數據實現了實時收集和分發,數據從觀測站到達預報員眼前的時間,從1小時以上縮短到了10分鐘以內。后來,陣列機在氣象部門全面鋪開,在超級計算機的基礎上,中國氣象局自主研發了新一代全球/區域通用數值天氣預報系統(GRAPES),走過了從啟動研發到業務化的光輝歷程。

        黨的十八大以來,氣象信息化工作深入開展,國產數值預報模式GRAPES的能力和水平不斷改善,已成為支撐智能化網格預報的核心力量。與此同時,數值預報賴以運行的高性能計算資源大幅改善,國產高性能計算機在其中逐漸成為主角。

        隨著我國計算機技術的發展,氣象部門引進了“派-曙光”國產高性能計算機,設有眾核小規模試驗子系統,為數值模式的移植與優化未雨綢繆。經過努力,中國氣象局新一代高性能計算機系統“派-曙光”啟動了業務化應用。新系統計算能力達到每秒8189.5萬億次浮點運算。在引進“派-曙光”國產高性能計算機后,中國氣象局高性能計算機系統總體規模躍居氣象領域世界第三位,僅次于英國氣象局和日本氣象廳。

        但氣象部門并未滿足于此,因為高性能計算機領域的革新同樣永無止境。曾蟬聯世界超算冠軍的“神威·太湖之光”基于眾核處理器構建,這也代表了未來超算的發展方向。

        如今,隨著技術不斷進步,氣象信息化發展也進入了新階段。而作為氣象信息化基礎設施的高性能計算資源,將繼續為氣象信息化與智慧氣象建設鋪就大道,為人民群眾提供更精準的天氣預報以及各種個性化的氣象服務。

        (作者:沈文海,系國家氣象信息中心副總工程師)

      作者簡介

      姓名:沈文海 工作單位:

      轉載請注明來源:中國社會科學網 (責編:李秀偉)
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