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优秀成果展示——自主全球涡分辨海洋环境预报系统

发布者：来源：发布时间：2025/4/2 0:00:00 标签: 浏览次数:276

成果评价编号：	中气科成评[2024]060
评价结果：	良好
成果名称：	自主全球涡分辨海洋环境预报系统
完成单位：	中国科学院大气物理研究所、中国科学院计算机网络信息中心、中国地质大学（北京）、浙江海洋大学、崂山实验室
成果形式：	基础研究类-其他
研究领域：	天气预报
评价年份：	2024
完成人：	刘海龙、林鹏飞、郑伟鹏、姜金荣、王鹏飞、于子棚、李逸文、丁梦蓉、马金峰
成果简介：	海洋环境预报是实现我国“建设海洋强国”和“一带一路”战略任务的重大需求。在重点研发计划支撑下，基于我国自主全球涡分辨(1/10)°海洋环流模式LICOM3，研究团队建成了国内首个自主全球涡分辨海洋环境预报系统LFS（LICOM Forecast System），整体性能达到国际同等分辨率模式水平。LFS突破了海洋多源资料融合同化及初始化动力协调技术，攻克了国产计算平台异构高效并行等技术难题，实现了全球短期海洋环境预报，性能与国际主流预报系统相当。LFS的成功研制及其可靠的海洋环境保障能力促进了我国预报系统和数据应用向全国产化转变的进程，避免了模式卡脖子的风险，有力支撑了我国海洋环境预报需求。 LFS预报系统采用如下技术，以保证达到海洋环境预报所需的精准度、时效性和可靠性的要求。（1）多源海洋数据协调同化以及与预报模式协调技术在全球涡分辨率海洋模式LICOM3基础上，突破了多源海洋数据融合同化和初始化动力有机协调技术，充分利用卫星观测的海表面温度、海表面高度以及Argo的温盐剖面，大幅提高了预报的实时性和准确性，保证了LFS整体预报性能达到国际先进水平，其中预报的上层温度廓线优于其他国际主流预报系统（英国FOAM、法国PSY3和PSY4、加拿大GIOPS、澳大利亚BLK、美国RTOFS）。LFS产品包括三维温度、盐度和流场、海表高度以及中尺度涡旋产品等，水平分辨率为全球(1/10)°，垂直55层，最长可预报未来7天。（2）国产计算平台异构计算和高效并行技术国产异构计算平台的应用是当前国际形势下保障我国海洋环境预报的关键环节。通过代码的异构移植和混合精度自适应技术的应用，LFS实现了在国产异构平台上的完全适配和运行，保证了预报的时效性和可靠性。LFS预报系统同时适配国际通用异构计算平台与我国国产异构计算平台，同类型全球海洋预报系统尚未见报道。目前，在“地球系统数值模拟装置”上，LFS能够采用单独CPU或CPU加国产GPU卡资源的方式高效开展数值预报，运行速度远超过常规业务运行需求。LFS具备高扩展性，在小规模到大规模（2.62万张GPU卡）计算资源上均存在较高的计算效率，最大加速可达96倍。LFS这些技术储备为其未来发展奠定了坚实基础。（1）成果的应用成果在军民双方的业务部门实现了部署和业务化试运行工作，如国家海洋环境预报中心等，直接推动了我国海洋环境预报系统从国外引进到自主发展的进程。 LFS预报产品服务于行业部门、科研机构和高等院校，如中国气象局气象探测中心、广东海洋大学等，提高了行业用户使用国产化资料比例，为逐步摆脱国外数据依赖做出贡献。LFS预报产品支撑了全球海洋突发事件保障，为国家开展海上应急、建设全球保障体系累积了宝贵的经验，如有效支撑了2020年9月“斯里兰卡油轮起火”和2023年5月 “鲁蓬远渔028船倾覆”的救援行动。（2）社会经济效益为多个国家级科研项目提供了全球涡分辨海洋环境预报系统应用和数据的强有力支撑，提升了我国海洋科学研究水平。服务于我国“一带一路”的战略需求，扩大了我国在当地的社会和科学影响力，促进两国关系友好。直接孵化出“怀柔科学城成果落地”项目《国产轻量化全球海洋环境预报系统》，实现了成果转化。实现产学研协同推进，支撑了中国科学院大学《大洋环流和海气相互作用的数值模拟》课程的教学，为海洋数值模拟和预报培养了大批人才。

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