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加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關(guān)鍵核心技術(shù)，努力搶占科技制高點，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術(shù)跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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【中國科學報】超級計算如何“算計”天氣

2014-11-14 中國科學報趙廣立

【字體：大中小】

語音播報

曙光6000計算機趙廣立攝

　　強臺風“海鷗”9月中旬正面襲擊廣東，深圳市正當其銳。實況監(jiān)測、滾動預(yù)報、及時預(yù)警、新聞發(fā)布的壓力一股腦兒壓到深圳市氣象臺。不過，深圳市氣象臺并不慌亂，一系列工作開展得有條不紊。原來，國家超級計算深圳中心“鵬云”系統(tǒng)提供的“氣象云”服務(wù)會“神機妙算”，為提前做出預(yù)警預(yù)報和采取應(yīng)急措施贏得了寶貴的時間。

　　“中尺度數(shù)值模式預(yù)報分辨率從4公里精細到2公里，24小時晴雨預(yù)報準確率提升至88%，24小時臺風路徑預(yù)報誤差小于100公里?！眹页売嬎闵钲谥行母咝阅苡嬎悴苦嵰悴┦扛嬖V《中國科學報》記者，這離不開基于高性能計算機“氣象云”的功勞。

　　天氣預(yù)報，“準”字當先。“氣象云”如何保證天氣預(yù)報的精準？

　　“比如深圳市的天氣預(yù)報不只盯著深圳上空，華南地區(qū)36臺雷達的數(shù)據(jù)都要匯總起來及時處理，計算得越快，預(yù)報越準?！编嵰憬榻B說，目前，已實現(xiàn)泛華南五省自動站、雷達數(shù)據(jù)和探測資料高速的分析處理和應(yīng)用。數(shù)據(jù)存儲能力從原來的5T增加到500T，每天平均處理600多萬份氣象資料，更新頻率達到分鐘級別。”

　　“精度方面也有了較大提升?！编嵰憬榻B說，“以前計算風速或者氣壓的時候，每4公里作為一個節(jié)點，現(xiàn)在是每2公里一個節(jié)點，將來城市天氣預(yù)報會發(fā)展到每個街道都有自己的天氣預(yù)報”。

　　盡管如此，鄭毅認為天氣預(yù)報仍有改進的空間?！?公里一個節(jié)點，那么誤差也是2公里?？紤]到城市天氣復(fù)雜，還要加上大型建筑對精度的影響，誤差可能有4公里，那么如果預(yù)報這個節(jié)點下雨，4公里外就不一定了?！编嵰愀嬖V記者，目前最細的預(yù)報網(wǎng)絡(luò)為1公里。

　　記者從深圳市氣象局獲悉，深圳市氣象臺將發(fā)布分辨率為5公里的全市精細化格點預(yù)報，目前深圳市民通過“氣象云平臺”網(wǎng)站、手機客戶端和微信可實時查詢所在位置格點范圍內(nèi)0~12小時內(nèi)降雨和氣溫預(yù)報，也可實時查詢臺風、暴雨等重大天氣預(yù)警信息。

　　深圳市氣象局副局長蘭紅平告訴《中國科學報》記者：“將來氣象的精度要求越來越高，我們現(xiàn)在不僅追求氣象采點的密度增加，還要求預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品更加細化，信息發(fā)布更加快捷。比如天氣預(yù)報從全市細化到10個行政區(qū)，對全市重點易澇點、沿海港口碼頭等氣象高風險區(qū)域開展監(jiān)測實況通報與定時定點定量預(yù)估的‘點對點’預(yù)報服務(wù)，為市區(qū)兩級建筑工地、5條軌道交通運營、10多家港航企業(yè)、10個旅游景點、200多個油氣庫站等提供個性化定點預(yù)警服務(wù)；同時信息發(fā)布更快，在高級別預(yù)警信號下實現(xiàn)對各類人群的信息全覆蓋。”

　　“氣象云”不僅能夠幫助天氣預(yù)報更精準，還能對天氣趨勢的預(yù)測產(chǎn)生深遠影響。

　　有出行計劃的人往往需要預(yù)先知道未來4~7天甚至更長的天氣情況，以準備行裝。對此，鄭毅告訴記者，目前深圳氣象預(yù)報可以對未來7~8天的“晴雨表”做到“基本準確”。

　　“為什么有的天氣預(yù)報3天內(nèi)的預(yù)測是準的，再往后就不準了，這是因為沒有把整個的大區(qū)域里的氣象數(shù)據(jù)整合起來?！编嵰愀嬖V《中國科學報》記者，“短時預(yù)報只要看廣東周邊的雷達就可以了，趨勢預(yù)報還要看衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對影響大的天氣系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)進行深入挖掘?！?/p>

　　“為什么說氣象預(yù)報需要超級計算機？就是因為氣象需要實時處理、存儲、查詢、分析和統(tǒng)計海量氣象數(shù)據(jù)?！编嵰憬忉屨f，“比如從太平洋上空流向大陸的氣團，可能要飛行兩到三天才能到達深圳。深圳市氣象局利用衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，在深圳超算中心，將氣團的加速度、邊界條件都計算出來，就能夠預(yù)測氣團到達深圳的時間與強度，再根據(jù)華南地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)作出綜合判斷——溫度高就潮一潮，溫度低就變成降雨，或者是強風暴雨?！贝笠?guī)模與高精度的大氣數(shù)值模式計算，必須依靠大型的高性能計算機。

　　在參觀國家超級計算深圳中心的時候，記者看到了隱藏在“氣象云”背后的曙光6000超級計算機，這臺系統(tǒng)理論峰值為每秒3000萬億次的“大家伙”是我國首臺實測性能超千萬億次的超級計算機，目前已有200多個活躍用戶，涉及新能源、新材料、氣象預(yù)報、地質(zhì)勘探、工業(yè)仿真模擬、新藥開發(fā)、動漫制作、城市規(guī)劃等多個領(lǐng)域。據(jù)鄭毅介紹，目前“氣象云”服務(wù)是該超算平臺上占資源比較大的一個，包括深圳市氣象局、國家海洋局等單位的氣象應(yīng)用約消耗30%~40%的計算能力。

　?。ㄔd于《中國科學報》 2014-11-14 第15版縱覽)

曙光6000計算機趙廣立攝
　　強臺風“海鷗”9月中旬正面襲擊廣東，深圳市正當其銳。實況監(jiān)測、滾動預(yù)報、及時預(yù)警、新聞發(fā)布的壓力一股腦兒壓到深圳市氣象臺。不過，深圳市氣象臺并不慌亂，一系列工作開展得有條不紊。原來，國家超級計算深圳中心“鵬云”系統(tǒng)提供的“氣象云”服務(wù)會“神機妙算”，為提前做出預(yù)警預(yù)報和采取應(yīng)急措施贏得了寶貴的時間。
　　“中尺度數(shù)值模式預(yù)報分辨率從4公里精細到2公里，24小時晴雨預(yù)報準確率提升至88%，24小時臺風路徑預(yù)報誤差小于100公里?！眹页売嬎闵钲谥行母咝阅苡嬎悴苦嵰悴┦扛嬖V《中國科學報》記者，這離不開基于高性能計算機“氣象云”的功勞。
　　天氣預(yù)報，“準”字當先?！皻庀笤啤比绾伪ＷC天氣預(yù)報的精準？
　　“比如深圳市的天氣預(yù)報不只盯著深圳上空，華南地區(qū)36臺雷達的數(shù)據(jù)都要匯總起來及時處理，計算得越快，預(yù)報越準?！编嵰憬榻B說，目前，已實現(xiàn)泛華南五省自動站、雷達數(shù)據(jù)和探測資料高速的分析處理和應(yīng)用。數(shù)據(jù)存儲能力從原來的5T增加到500T，每天平均處理600多萬份氣象資料，更新頻率達到分鐘級別?！?br/>　　“精度方面也有了較大提升。”鄭毅介紹說，“以前計算風速或者氣壓的時候，每4公里作為一個節(jié)點，現(xiàn)在是每2公里一個節(jié)點，將來城市天氣預(yù)報會發(fā)展到每個街道都有自己的天氣預(yù)報”。
　　盡管如此，鄭毅認為天氣預(yù)報仍有改進的空間?！?公里一個節(jié)點，那么誤差也是2公里?？紤]到城市天氣復(fù)雜，還要加上大型建筑對精度的影響，誤差可能有4公里，那么如果預(yù)報這個節(jié)點下雨，4公里外就不一定了?！编嵰愀嬖V記者，目前最細的預(yù)報網(wǎng)絡(luò)為1公里。
　　記者從深圳市氣象局獲悉，深圳市氣象臺將發(fā)布分辨率為5公里的全市精細化格點預(yù)報，目前深圳市民通過“氣象云平臺”網(wǎng)站、手機客戶端和微信可實時查詢所在位置格點范圍內(nèi)0~12小時內(nèi)降雨和氣溫預(yù)報，也可實時查詢臺風、暴雨等重大天氣預(yù)警信息。
　　深圳市氣象局副局長蘭紅平告訴《中國科學報》記者：“將來氣象的精度要求越來越高，我們現(xiàn)在不僅追求氣象采點的密度增加，還要求預(yù)報服務(wù)產(chǎn)品更加細化，信息發(fā)布更加快捷。比如天氣預(yù)報從全市細化到10個行政區(qū)，對全市重點易澇點、沿海港口碼頭等氣象高風險區(qū)域開展監(jiān)測實況通報與定時定點定量預(yù)估的‘點對點’預(yù)報服務(wù)，為市區(qū)兩級建筑工地、5條軌道交通運營、10多家港航企業(yè)、10個旅游景點、200多個油氣庫站等提供個性化定點預(yù)警服務(wù)；同時信息發(fā)布更快，在高級別預(yù)警信號下實現(xiàn)對各類人群的信息全覆蓋?！?br/>　　“氣象云”不僅能夠幫助天氣預(yù)報更精準，還能對天氣趨勢的預(yù)測產(chǎn)生深遠影響。
　　有出行計劃的人往往需要預(yù)先知道未來4~7天甚至更長的天氣情況，以準備行裝。對此，鄭毅告訴記者，目前深圳氣象預(yù)報可以對未來7~8天的“晴雨表”做到“基本準確”。
　　“為什么有的天氣預(yù)報3天內(nèi)的預(yù)測是準的，再往后就不準了，這是因為沒有把整個的大區(qū)域里的氣象數(shù)據(jù)整合起來?！编嵰愀嬖V《中國科學報》記者，“短時預(yù)報只要看廣東周邊的雷達就可以了，趨勢預(yù)報還要看衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對影響大的天氣系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)進行深入挖掘?！?br/>　　“為什么說氣象預(yù)報需要超級計算機？就是因為氣象需要實時處理、存儲、查詢、分析和統(tǒng)計海量氣象數(shù)據(jù)?！编嵰憬忉屨f，“比如從太平洋上空流向大陸的氣團，可能要飛行兩到三天才能到達深圳。深圳市氣象局利用衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，在深圳超算中心，將氣團的加速度、邊界條件都計算出來，就能夠預(yù)測氣團到達深圳的時間與強度，再根據(jù)華南地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)作出綜合判斷——溫度高就潮一潮，溫度低就變成降雨，或者是強風暴雨?！贝笠?guī)模與高精度的大氣數(shù)值模式計算，必須依靠大型的高性能計算機。
　　在參觀國家超級計算深圳中心的時候，記者看到了隱藏在“氣象云”背后的曙光6000超級計算機，這臺系統(tǒng)理論峰值為每秒3000萬億次的“大家伙”是我國首臺實測性能超千萬億次的超級計算機，目前已有200多個活躍用戶，涉及新能源、新材料、氣象預(yù)報、地質(zhì)勘探、工業(yè)仿真模擬、新藥開發(fā)、動漫制作、城市規(guī)劃等多個領(lǐng)域。據(jù)鄭毅介紹，目前“氣象云”服務(wù)是該超算平臺上占資源比較大的一個，包括深圳市氣象局、國家海洋局等單位的氣象應(yīng)用約消耗30%~40%的計算能力。
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