华为 x 广东省气象局：气象数值预报新模式，让风云可测

“云吃雾有雨，雾吃云好天”，“满天乱飞云，雨雪下不停”……以前，努力耕作的人们根据经验判断天气趋势，并通过谚语代代流传。经过时代的发展，现如今，天气预报逐渐从一项基于经验的推测和总结，逐渐演化成利用科技手段，不断提升预报准确性的高科技产业。

尤其近年来，高性能计算、大数据、人工智能等新技术的普及，让天气预报的时间、地点都变得越来越精准。这不仅帮助各地区打好污染防治、防灾减灾攻坚战提供强有力的技术支持，还可实时监测“碳源汇”数据，助力“双碳”目标达成。

数字经济高速发展下，广东省气象局也持续积极探索智慧气象保障城市精细化管理新模式。在2020年广东省气象局便与华为在多个领域展开合作，双方加快推进气象数字化智慧化发展，共同打造创新融合发展的新业态，其中尤其以高性能计算成果斐然，为广东省防灾减灾救灾、应对气候变化、赋能经济社会发展起到重要作用。

引入数据处理提升预报能力
传统IT系统制约发展

在全球气候变化的大背景下，我国也呈现出极端天气气候事件增多，暴雨、洪涝、高温、干旱、低温等极端性强、区域阶段性明显，异常情况多发、频发的特点。由于短临预报难度增大，气象部门也被要求在1KM，500M尺度的区域预报模式上进行探索，亟需增强局部、短临预报的能力。

致力研创更精准的灾害性天气预测模型，不少地区气象局通过海量历史数据学习，来推算云团变化和移动规律。不过，在数据分析方面，气象数据的时空分辨率极高，数据量极大，普通服务器难以承受如此规模的数据处理和模型训练。而且由于底层IT系统扩展能力、处理芯片承载数据能力的不足，让以AI为基础的预测和预报更是受限于瓶颈之中。

此外，为支持“双碳目标”的落地，以及满足人民群众不断增长的大气环境保护需求，气象行业需要增强在碳源汇、环境气象模式等方向的服务能力。因此，广东省气象局还需要研发灰霾·臭氧·低碳一体化模式技术，建立灰霾·臭氧·低碳一体化环境气象模式分系统，为广东省环境气象预报、制定合理的减排政策提供技术支持。

华为提供底层技术支撑
充分发挥数值预报模式能力

多年以来，广东省气象局瞄准气象科技前沿，研发了数值预报模式，该“9-3-1”高分辨天气模式系统不仅为广东气象防灾减灾提供科技支撑，还为联合国教科文组织、亚太经社会、东盟等国家和地区提供服务。据第三方评估显示，该模式预报能力达到国内领先、国际先进水平。在此基础上，百米级分辨率数值预报系统、区域碳源汇评估模式系统等数值模式也在蓬勃发展。

气象数值预报模式和搭载模式的高性能计算机研发，均考验着一个地区的科技水平。为避免数值预报在数据处理、硬件承载上出现问题，通过与华为的合作，广东省气象局引进高性能计算系统——“鲲鹏”高性能计算系统。该系统基于鲲鹏构建算力底座，包括近1万个运算核心，峰值计算速度为近100万亿次，可充分发挥数值模式在科研和气象预报业务中的重要支撑作用。

以CMA-TRAMS南海台风模式为例，测试人员在“鲲鹏”高性能计算机上完成了今年第3号台风“暹芭”的个例测试。结果表明“鲲鹏”与其他高性能计算机运行的模式结果精度接近，但单个节点计算能力提高了1.7倍，模式的运行速度更快。

持续推进数值预报模式研究
携手共进打造合作新样板

据悉，今年5月，广东省气象局数值预报系统启动了全面适配到“鲲鹏”高性能计算系统上运行的计划。为保障模式在“鲲鹏”高性能计算机上顺利移植、稳定运行，中国气象局广州热带海洋气象研究所技术人员联合技术团队解决了气象应用的编译、参数配置、运行效率等一系列技术问题。

目前，CMA-TRAMS南海台风模式、环境气象模式、碳源汇模式都移植完毕并先行测试。广东省气象局相关工作人员表示，“接下来将依托‘鲲鹏’高性能计算机发展碳源汇的评估、环境气象预报以及台风预报，不断推进数值预报模式研究工作，坚持科技自立自强，更好地服务于广东省经济社会发展和防灾减灾需求。”

面向未来，华为将持续与广东省气象局合作，提供智慧气象解决方案，包括高性能计算、人工智能、大数据等服务，助力气象行业智慧化升级转型，让气象预报算得快、测得准、服务好，联合打造气象工作新样板。

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