據(jù)中國氣象消息，中國科學(xué)院大氣物理研究所、嶗山實(shí)驗(yàn)室和中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心等單位聯(lián)合攻關(guān)，成功構(gòu)建了全球首個(gè)水平分辨率達(dá)1公里的全球海洋環(huán)流模式LICOMK++。這一模式在跨異構(gòu)超算平臺實(shí)現(xiàn)性能可移植與科學(xué)試驗(yàn)雙重突破。
海洋作為地球氣候系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)器，吸收了超過90%的全球變暖新增熱量和30%以上的人為二氧化碳排放。近年來，極端氣候事件頻發(fā)，模擬和理解海洋渦旋、鋒面等中小尺度過程，成為提升氣候預(yù)測精度的關(guān)鍵。

LICOMK++模式將全球海洋模擬分辨率提升至1公里，能夠直接模擬海洋中的亞中尺度過程，為全球“海洋地圖”嵌入“顯微鏡”，精確捕捉渦旋和鋒面等復(fù)雜動力過程。這些動力過程直接影響全球熱量和物質(zhì)的輸運(yùn)分布，對理解與預(yù)測海洋熱浪、臺風(fēng)、極端降水等極端氣象事件具有重要作用。
試驗(yàn)結(jié)果顯示，LICOMK++能夠再現(xiàn)多個(gè)關(guān)鍵海區(qū)的中小尺度環(huán)流結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)出較強(qiáng)的過程模擬能力。通過這一模式，氣象部門可獲取更高質(zhì)量的海洋初始場信息，提升全球和區(qū)域海洋環(huán)境變化的氣候預(yù)測能力。
目前，該成果已獲得中國計(jì)算機(jī)學(xué)會HPC China 2024超算年度最佳應(yīng)用獎，并入圍世界高性能超算應(yīng)用領(lǐng)域最高獎——戈登?貝爾氣候建模獎，成為2024年全球僅有的三個(gè)入圍成果之一。

支撐這一模式高效運(yùn)行的技術(shù)突破包括以下三個(gè)方面：
在異構(gòu)平臺性能可移植方面，研究團(tuán)隊(duì)以Kokkos為編程框架，通過優(yōu)化統(tǒng)一內(nèi)存管理和異構(gòu)模板編程技術(shù)，解決了國產(chǎn)異構(gòu)超算體系結(jié)構(gòu)和編程模型多樣性帶來的“編程墻”問題，實(shí)現(xiàn)模式編碼在曙光、神威、華為、英偉達(dá)等平臺的性能可移植。
在大規(guī)模并行方面，團(tuán)隊(duì)通過去除非海洋點(diǎn)、重排網(wǎng)格點(diǎn)技術(shù)以及區(qū)域適應(yīng)的邊界通信算法，成功突破全球1公里水平分辨率每天1模式年的性能挑戰(zhàn)，在多個(gè)平臺實(shí)現(xiàn)整機(jī)并行效率超過50%，為全球公里尺度模式的應(yīng)用提供參考。
在模擬能力方面，LICOMK++實(shí)現(xiàn)全球1公里水平分辨率的真實(shí)模擬，在表達(dá)中尺度到亞中尺度過程以及刻畫復(fù)雜海陸地形對海流的效應(yīng)方面取得質(zhì)的飛躍，展現(xiàn)出捕捉快速變化海洋過程的潛力。

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