“云吃霧有雨，霧吃云好天”，“滿天亂飛云，雨雪下不停”……以前，努力耕作的人們根據經驗判斷天氣趨勢，并通過諺語代代流傳。經過時代的發(fā)展，現如今，天氣預報逐漸從一項基于經驗的推測和總結，逐漸演化成利用科技手段，不斷提升預報準確性的高科技產業(yè)。

尤其近年來，高性能計算、大數據、人工智能等新技術的普及，讓天氣預報的時間、地點都變得越來越精準。這不僅幫助各地區(qū)打好污染防治、防災減災攻堅戰(zhàn)提供強有力的技術支持，還可實時監(jiān)測“碳源匯”數據，助力“雙碳”目標達成。

數字經濟高速發(fā)展下，廣東省氣象局也持續(xù)積極探索智慧氣象保障城市精細化管理新模式。在2020年廣東省氣象局便與華為在多個領域展開合作，雙方加快推進氣象數字化智慧化發(fā)展，共同打造創(chuàng)新融合發(fā)展的新業(yè)態(tài)，其中尤其以高性能計算成果斐然，為廣東省防災減災救災、應對氣候變化、賦能經濟社會發(fā)展起到重要作用。

01

引入數據處理提升預報能力
傳統(tǒng)IT系統(tǒng)制約發(fā)展

在全球氣候變化的大背景下，我國也呈現出極端天氣氣候事件增多，暴雨、洪澇、高溫、干旱、低溫等極端性強、區(qū)域階段性明顯，異常情況多發(fā)、頻發(fā)的特點。由于短臨預報難度增大，氣象部門也被要求在1KM，500M尺度的區(qū)域預報模式上進行探索，亟需增強局部、短臨預報的能力。

致力研創(chuàng)更精準的災害性天氣預測模型，不少地區(qū)氣象局通過海量歷史數據學習，來推算云團變化和移動規(guī)律。不過，在數據分析方面，氣象數據的時空分辨率極高，數據量極大，普通服務器難以承受如此規(guī)模的數據處理和模型訓練。而且由于底層IT系統(tǒng)擴展能力、處理芯片承載數據能力的不足，讓以AI為基礎的預測和預報更是受限于瓶頸之中。

此外，為支持“雙碳目標”的落地，以及滿足人民群眾不斷增長的大氣環(huán)境保護需求，氣象行業(yè)需要增強在碳源匯、環(huán)境氣象模式等方向的服務能力。因此，廣東省氣象局還需要研發(fā)灰霾·臭氧·低碳一體化模式技術，建立灰霾·臭氧·低碳一體化環(huán)境氣象模式分系統(tǒng)，為廣東省環(huán)境氣象預報、制定合理的減排政策提供技術支持。

02

華為提供底層技術支撐
充分發(fā)揮數值預報模式能力

多年以來，廣東省氣象局瞄準氣象科技前沿，研發(fā)了數值預報模式，該931高分辨天氣模式系統(tǒng)不僅為廣東氣象防災減災提供科技支撐，還為聯(lián)合國教科文組織、亞太經社會、東盟等國家和地區(qū)提供服務。據第三方評估顯示，該模式預報能力達到國內領先、國際先進水平。在此基礎上，百米級分辨率數值預報系統(tǒng)、區(qū)域碳源匯評估模式系統(tǒng)等數值模式也在蓬勃發(fā)展。

氣象數值預報模式和搭載模式的高性能計算機研發(fā)，均考驗著一個地區(qū)的科技水平。為避免數值預報在數據處理、硬件承載上出現問題，通過與華為的合作，廣東省氣象局引進高性能計算系統(tǒng)——“鯤鵬”高性能計算系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于鯤鵬構建算力底座，包括近1萬個運算核心，峰值計算速度為近100萬億次，可充分發(fā)揮數值模式在科研和氣象預報業(yè)務中的重要支撐作用。

以CMA-TRAMS南海臺風模式為例，測試人員在“鯤鵬”高性能計算機上完成了今年第3號臺風“暹芭”的個例測試。結果表明“鯤鵬”與其他高性能計算機運行的模式結果精度接近，但單個節(jié)點計算能力提高了1.7倍，模式的運行速度更快。

03

持續(xù)推進數值預報模式研究
攜手共進打造合作新樣板

據悉，今年5月，廣東省氣象局數值預報系統(tǒng)啟動了全面適配到“鯤鵬”高性能計算系統(tǒng)上運行的計劃。為保障模式在“鯤鵬”高性能計算機上順利移植、穩(wěn)定運行，中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所技術人員聯(lián)合技術團隊解決了氣象應用的編譯、參數配置、運行效率等一系列技術問題。

目前，CMA-TRAMS南海臺風模式、環(huán)境氣象模式、碳源匯模式都移植完畢并先行測試。廣東省氣象局相關工作人員表示，“接下來將依托‘鯤鵬’高性能計算機發(fā)展碳源匯的評估、環(huán)境氣象預報以及臺風預報，不斷推進數值預報模式研究工作，堅持科技自立自強，更好地服務于廣東省經濟社會發(fā)展和防災減災需求。”

面向未來，華為將持續(xù)與廣東省氣象局合作，提供智慧氣象解決方案，包括高性能計算、人工智能、大數據等服務，助力氣象行業(yè)智慧化升級轉型，讓氣象預報算得快、測得準、服務好，聯(lián)合打造氣象工作新樣板。