“媽祖”系列海洋數值預報模式代碼開源

第九屆世界媽祖文化論壇期間，自然資源部國家海洋環(huán)境預報中心自主研發(fā)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(yè)務發(fā)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(yè)務和海洋科學研究的核心工具，其重要性堪比芯片在信息產業(yè)中的地位。國家海洋環(huán)境預報中心歷經數年集中攻關，先后完成“媽祖”系列自主海流和海浪數值模式階段性開發(fā)工作，創(chuàng)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于2021年、2023年投入業(yè)務化運行。

在今年“摩羯”“格美”等臺風引發(fā)的海洋災害應急工作中，“媽祖”系列海洋數值預報模式發(fā)揮了重要作用。國家海洋環(huán)境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、相關大學以及孟加拉國氣象局、達卡大學進行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。

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，在模式動力框架和并行計算上具有創(chuàng)新性，具備海水質量守恒、圖拓撲并行通信和GPU加速等特點。經過3年的業(yè)務化運行評估，“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平。“媽祖·海浪”基于球面質心泰森多邊形網格并發(fā)展相應的有限體積平流方案，采用改進的海浪源函數方案，發(fā)展了MPI并行和GPU并行加速技術，構建了全球區(qū)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算法以及異構并行計算技術等方面取得創(chuàng)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，有利于各級預報機構集約化部署。

“媽祖”模式代碼開源后，將極大促進我國海洋科學軟件開源體系建設，加速拓展模式在海洋防災減災、海洋資源開發(fā)利用、海洋科學研究和海洋生態(tài)保護等領域的應用。（記者 陳盛鐘 通訊員 許雙萍）