中科大在新一代国产超算平台上填补大气数值模拟空白

记者从中国科学技术大学获悉，该校科研人员近日在新一代神威超级计算机上首次实现了长达7天的全球3公里空间分辨率大气物理——化学全耦合数值模拟试验。相关研究成果发表于《科学通报》上。

全球大气3公里空间分辨率的大规模并行模拟效率示意图

据悉，该项研究工作基于新一代中国国产神威超算平台，在大规模数据读写速度、运行时效性等多个方面填补了中外大气数值模拟的空白，全面展现了新一代中国国产超级计算机软硬件系统的可靠性、稳定性和可用性，以及在其上构建全球高分辨率大气模拟系统的重大应用前景。最终将数值模拟试验的规模扩展到近4000万处理器核时，并行效率仍保持在76.2%，实现了全球3公里大气物理——化学耦合的高效数值模拟试验，达到了国际领先水平。

应对日益变暖的全球气候以及频繁的极端和高影响天气是二十一世纪科学界面临的重大挑战之一。近年来，频繁发生的极端和高影响天气以及空气污染事件，如暴雨、暴雪、沙尘暴等，给民众带来严重影响，甚至会造成不可估量的生命和财产损失。

大气数值模拟是研究和预测此类灾害性天气事件的关键手段，但目前仍存在着较大的预报偏差。因此为了提高数值预报能力，模式需要具备精细的时空分辨率。此外，大气数值模式还需要包括许多复杂的物理和化学过程，而构建这样的大气数值模式会带来模拟计算量的指数增长和极大规模的数据读写需求，使得包含大气成分演变过程的全球高分辨率大气数值模式至今仍然是难以突破的挑战问题。

神威系列超级计算机是中国自主研发的超级计算机系统。新一代神威超级计算机上拥有的强大计算和系统通信能力，为重大应用领域的计算模型创新与实现提供了强大、灵活的系统软件支撑，使多尺度、高分辨率、长时间、高精度的超大规模模拟成为可能，特别是已展现出对多学科、多物理、多时空分辨率的耦合模拟能力。

据介绍，该研究初步揭示了全球高分辨率大气物理——-化学耦合模拟能显著改善极端天气事件预报的准确性，展现出高空间分辨率和耦合化学反馈效应对数值天气和空气质量预报的重要意义，对预报极端和高影响天气、以及大气污染事件具有重大应用前景。