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【中国科学报】超级计算如何“算计”天气

来源:网络整理 编辑:采集侠 时间:2019-02-17
导读: 曙光6000计算机赵广立摄 强台风“海鸥”9月中旬正面袭击广东,深圳市正当其锐。实况监测、滚动预报、及时预警、新闻发布的压力一股脑儿压到深圳市气象台。不过,深圳市气象台

【中国科学报】超级计算如何“算计”天气

曙光6000计算机 赵广立摄

  强台风“海鸥”9月中旬正面袭击广东,深圳市正当其锐。实况监测、滚动预报、及时预警、新闻发布的压力一股脑儿压到深圳市气象台。不过,深圳市气象台并不慌乱,一系列工作开展得有条不紊。原来,国家超级计算深圳中心“鹏云”系统提供的“气象云”服务会“神机妙算”,为提前做出预警预报和采取应急措施赢得了宝贵的时间。

  “中尺度数值模式预报分辨率从4公里精细到2公里,24小时晴雨预报准确率提升至88%,24小时台风路径预报误差小于100公里。”国家超级计算深圳中心高性能计算部郑毅博士告诉《中国科学报》记者,这离不开基于高性能计算机“气象云”的功劳。

  天气预报,“准”字当先。“气象云”如何保证天气预报的精准?

  “比如深圳市的天气预报不只盯着深圳上空,华南地区36台雷达的数据都要汇总起来及时处理,计算得越快,预报越准。”郑毅介绍说,目前,已实现泛华南五省自动站、雷达数据和探测资料高速的分析处理和应用。数据存储能力从原来的5T增加到500T,每天平均处理600多万份气象资料,更新频率达到分钟级别。”

  “精度方面也有了较大提升。”郑毅介绍说,“以前计算风速或者气压的时候,每4公里作为一个节点,现在是每2公里一个节点,将来城市天气预报会发展到每个街道都有自己的天气预报”。

  尽管如此,郑毅认为天气预报仍有改进的空间。“2公里一个节点,那么误差也是2公里。考虑到城市天气复杂,还要加上大型建筑对精度的影响,误差可能有4公里,那么如果预报这个节点下雨,4公里外就不一定了。”郑毅告诉记者,目前最细的预报网络为1公里。

  记者从深圳市气象局获悉,深圳市气象台将发布分辨率为5公里的全市精细化格点预报,目前深圳市民通过“气象云平台”网站、手机客户端和微信可实时查询所在位置格点范围内0~12小时内降雨和气温预报,也可实时查询台风、暴雨等重大天气预警信息。

  深圳市气象局副局长兰红平告诉《中国科学报》记者:“将来气象的精度要求越来越高,我们现在不仅追求气象采点的密度增加,还要求预报服务产品更加细化,信息发布更加快捷。比如天气预报从全市细化到10个行政区,对全市重点易涝点、沿海港口码头等气象高风险区域开展监测实况通报与定时定点定量预估的‘点对点’预报服务,为市区两级建筑工地、5条轨道交通运营、10多家港航企业、10个旅游景点、200多个油气库站等提供个性化定点预警服务;同时信息发布更快,在高级别预警信号下实现对各类人群的信息全覆盖。”

  “气象云”不仅能够帮助天气预报更精准,还能对天气趋势的预测产生深远影响。

  有出行计划的人往往需要预先知道未来4~7天甚至更长的天气情况,以准备行装。对此,郑毅告诉记者,目前深圳气象预报可以对未来7~8天的“晴雨表”做到“基本准确”。

  “为什么有的天气预报3天内的预测是准的,再往后就不准了,这是因为没有把整个的大区域里的气象数据整合起来。”郑毅告诉《中国科学报》记者,“短时预报只要看广东周边的雷达就可以了,趋势预报还要看卫星数据,对影响大的天气系统的各类数据进行深入挖掘。”

  “为什么说气象预报需要超级计算机?就是因为气象需要实时处理、存储、查询、分析和统计海量气象数据。”郑毅解释说,“比如从太平洋上空流向大陆的气团,可能要飞行两到三天才能到达深圳。深圳市气象局利用卫星观测数据,在深圳超算中心,将气团的加速度、边界条件都计算出来,就能够预测气团到达深圳的时间与强度,再根据华南地区的气象数据作出综合判断——温度高就潮一潮,温度低就变成降雨,或者是强风暴雨。”大规模与高精度的大气数值模式计算,必须依靠大型的高性能计算机。

  在参观国家超级计算深圳中心的时候,记者看到了隐藏在“气象云”背后的曙光6000超级计算机,这台系统理论峰值为每秒3000万亿次的“大家伙”是我国首台实测性能超千万亿次的超级计算机,目前已有200多个活跃用户,涉及新能源、新材料、气象预报、地质勘探、工业仿真模拟、新药开发、动漫制作、城市规划等多个领域。据郑毅介绍,目前“气象云”服务是该超算平台上占资源比较大的一个,包括深圳市气象局、国家海洋局等单位的气象应用约消耗30%~40%的计算能力。

  (原载于《中国科学报》 2014-11-14 第15版 纵览)

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