“云吃霧有雨，霧吃云好天”，“滿天亂飛云，雨雪下不?！薄郧?，努力耕作的人們根據(jù)經(jīng)驗判斷天氣趨勢，并通過諺語代代流傳。經(jīng)過時代的發(fā)展，現(xiàn)如今，天氣預(yù)報逐漸從一項基于經(jīng)驗的推測和總結(jié)，逐漸演化成利用科技手段，不斷提升預(yù)報準確性的高科技產(chǎn)業(yè)。

尤其近年來，高性能計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)的普及，讓天氣預(yù)報的時間、地點都變得越來越精準。這不僅幫助各地區(qū)打好污染防治、防災(zāi)減災(zāi)攻堅戰(zhàn)提供強有力的技術(shù)支持，還可實時監(jiān)測“碳源匯”數(shù)據(jù)，助力“雙碳”目標達成。

數(shù)字經(jīng)濟高速發(fā)展下，廣東省氣象局也持續(xù)積極探索智慧氣象保障城市精細化管理新模式。在2020年廣東省氣象局便與華為在多個領(lǐng)域展開合作，雙方加快推進氣象數(shù)字化智慧化發(fā)展，共同打造創(chuàng)新融合發(fā)展的新業(yè)態(tài)，其中尤其以高性能計算成果斐然，為廣東省防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)、應(yīng)對氣候變化、賦能經(jīng)濟社會發(fā)展起到重要作用。

01

引入數(shù)據(jù)處理提升預(yù)報能力
傳統(tǒng)IT系統(tǒng)制約發(fā)展

在全球氣候變化的大背景下，我國也呈現(xiàn)出極端天氣氣候事件增多，暴雨、洪澇、高溫、干旱、低溫等極端性強、區(qū)域階段性明顯，異常情況多發(fā)、頻發(fā)的特點。由于短臨預(yù)報難度增大，氣象部門也被要求在1KM，500M尺度的區(qū)域預(yù)報模式上進行探索，亟需增強局部、短臨預(yù)報的能力。

致力研創(chuàng)更精準的災(zāi)害性天氣預(yù)測模型，不少地區(qū)氣象局通過海量歷史數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)，來推算云團變化和移動規(guī)律。不過，在數(shù)據(jù)分析方面，氣象數(shù)據(jù)的時空分辨率極高，數(shù)據(jù)量極大，普通服務(wù)器難以承受如此規(guī)模的數(shù)據(jù)處理和模型訓(xùn)練。而且由于底層IT系統(tǒng)擴展能力、處理芯片承載數(shù)據(jù)能力的不足，讓以AI為基礎(chǔ)的預(yù)測和預(yù)報更是受限于瓶頸之中。

此外，為支持“雙碳目標”的落地，以及滿足人民群眾不斷增長的大氣環(huán)境保護需求，氣象行業(yè)需要增強在碳源匯、環(huán)境氣象模式等方向的服務(wù)能力。因此，廣東省氣象局還需要研發(fā)灰霾·臭氧·低碳一體化模式技術(shù)，建立灰霾·臭氧·低碳一體化環(huán)境氣象模式分系統(tǒng)，為廣東省環(huán)境氣象預(yù)報、制定合理的減排政策提供技術(shù)支持。

02

華為提供底層技術(shù)支撐
充分發(fā)揮數(shù)值預(yù)報模式能力

多年以來，廣東省氣象局瞄準氣象科技前沿，研發(fā)了數(shù)值預(yù)報模式，該931高分辨天氣模式系統(tǒng)不僅為廣東氣象防災(zāi)減災(zāi)提供科技支撐，還為聯(lián)合國教科文組織、亞太經(jīng)社會、東盟等國家和地區(qū)提供服務(wù)。據(jù)第三方評估顯示，該模式預(yù)報能力達到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平。在此基礎(chǔ)上，百米級分辨率數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)、區(qū)域碳源匯評估模式系統(tǒng)等數(shù)值模式也在蓬勃發(fā)展。

氣象數(shù)值預(yù)報模式和搭載模式的高性能計算機研發(fā)，均考驗著一個地區(qū)的科技水平。為避免數(shù)值預(yù)報在數(shù)據(jù)處理、硬件承載上出現(xiàn)問題，通過與華為的合作，廣東省氣象局引進高性能計算系統(tǒng)——“鯤鵬”高性能計算系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于鯤鵬構(gòu)建算力底座，包括近1萬個運算核心，峰值計算速度為近100萬億次，可充分發(fā)揮數(shù)值模式在科研和氣象預(yù)報業(yè)務(wù)中的重要支撐作用。

以CMA-TRAMS南海臺風(fēng)模式為例，測試人員在“鯤鵬”高性能計算機上完成了今年第3號臺風(fēng)“暹芭”的個例測試。結(jié)果表明“鯤鵬”與其他高性能計算機運行的模式結(jié)果精度接近，但單個節(jié)點計算能力提高了1.7倍，模式的運行速度更快。

03

持續(xù)推進數(shù)值預(yù)報模式研究
攜手共進打造合作新樣板

據(jù)悉，今年5月，廣東省氣象局數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)啟動了全面適配到“鯤鵬”高性能計算系統(tǒng)上運行的計劃。為保障模式在“鯤鵬”高性能計算機上順利移植、穩(wěn)定運行，中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所技術(shù)人員聯(lián)合技術(shù)團隊解決了氣象應(yīng)用的編譯、參數(shù)配置、運行效率等一系列技術(shù)問題。

目前，CMA-TRAMS南海臺風(fēng)模式、環(huán)境氣象模式、碳源匯模式都移植完畢并先行測試。廣東省氣象局相關(guān)工作人員表示，“接下來將依托‘鯤鵬’高性能計算機發(fā)展碳源匯的評估、環(huán)境氣象預(yù)報以及臺風(fēng)預(yù)報，不斷推進數(shù)值預(yù)報模式研究工作，堅持科技自立自強，更好地服務(wù)于廣東省經(jīng)濟社會發(fā)展和防災(zāi)減災(zāi)需求?！?/p>

面向未來，華為將持續(xù)與廣東省氣象局合作，提供智慧氣象解決方案，包括高性能計算、人工智能、大數(shù)據(jù)等服務(wù)，助力氣象行業(yè)智慧化升級轉(zhuǎn)型，讓氣象預(yù)報算得快、測得準、服務(wù)好，聯(lián)合打造氣象工作新樣板。