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【中國科學(xué)報】數(shù)值天氣預(yù)報背后的故事——記中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院高級工程師孫啟龍

時間:2020-11-27編輯:

  孫啟龍 

  先后畢業(yè)于中山大學(xué)和中科院計算所,現(xiàn)任中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院高性能計算中心高級工程師,長期致力于超算應(yīng)用技術(shù)研究,牽頭開發(fā)的重慶數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)為地方減災(zāi)救災(zāi)提供重要決策支持。

  在數(shù)值天氣預(yù)報的背后,有這樣一個人日復(fù)一日無聲地奉獻(xiàn)著,見證著重慶市數(shù)值天氣預(yù)報精度不斷提高。他就是中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院高性能計算應(yīng)用研究中心高級工程師孫啟龍。自2012年加入中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院從事超級計算應(yīng)用服務(wù)工作,他便和數(shù)值天氣預(yù)報結(jié)下了不解之緣。

  從零基礎(chǔ)到數(shù)值天氣預(yù)報專家 

  入職的第一周,孫啟龍便走上了數(shù)值天氣預(yù)報超算應(yīng)用服務(wù)的道路。很快計算機(jī)專業(yè)背景的孫啟龍遇到了第一個問題——天氣預(yù)報背景知識匱乏。

  閱讀大量天氣預(yù)報相關(guān)專業(yè)書籍、查閱數(shù)值天氣預(yù)報前沿文獻(xiàn)材料,孫啟龍在短時間內(nèi)快速彌補(bǔ)自己的短板,對國內(nèi)外數(shù)值天氣預(yù)報的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢有了清晰的認(rèn)識。

  為了掌握國際領(lǐng)先數(shù)值天氣預(yù)報技術(shù),孫啟龍于2013年11月—2014年11月前往美國俄克拉何馬州立大學(xué)聯(lián)邦氣象中心風(fēng)暴分析與預(yù)測實(shí)驗(yàn)室進(jìn)修學(xué)習(xí)。其間,他對數(shù)值天氣預(yù)報模式的大規(guī)模并行計算進(jìn)行了性能分析和優(yōu)化,使中尺度預(yù)報計算時間從8小時降低到4小時、風(fēng)暴尺度預(yù)報的計算時間從1小時降低到30分鐘以內(nèi),極大地提高了計算效率,增加了預(yù)報產(chǎn)品的時效性,讓決策部門有更多的時間來統(tǒng)籌部署災(zāi)害性天氣的應(yīng)對方法。

  超算平臺擴(kuò)容突破數(shù)值預(yù)報瓶頸 

  2012年以來,重慶數(shù)值天氣預(yù)報飛速發(fā)展,經(jīng)歷了從重慶數(shù)值天氣預(yù)報模式,到西南區(qū)域模式,再到長江黃金水道數(shù)值預(yù)報模式的發(fā)展,超算計算能力成為制約數(shù)值預(yù)報發(fā)展的瓶頸。

  孫啟龍于2012年9月—2015年9月作為主要研究人員承擔(dān)重慶市氣象局精細(xì)化數(shù)值天氣預(yù)報建設(shè)項目,緊接著于2016年6月—2019年6月作為項目負(fù)責(zé)人承擔(dān)了重慶風(fēng)暴尺度集合數(shù)值天氣預(yù)報的建設(shè)項目。他和團(tuán)隊研發(fā)的重慶數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)采用ARPS同化系統(tǒng)和WRF中尺度數(shù)值預(yù)報模式,建立了適合于重慶復(fù)雜地形的資料獲取和預(yù)處理系統(tǒng)、資料快速更新同化系統(tǒng)、中尺度和風(fēng)暴尺度集合數(shù)值預(yù)報系統(tǒng)、數(shù)值預(yù)報后處理系統(tǒng)、數(shù)值預(yù)報檢驗(yàn)系統(tǒng)、數(shù)值預(yù)報訂正系統(tǒng)等,并提供了豐富的數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品。

  在孫啟龍和高性能計算應(yīng)用研究中心的共同努力,以及重慶市氣象局的積極推進(jìn)下,2016年,中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院超算平臺擴(kuò)容建設(shè)工作完成。擴(kuò)容后的超算平臺計算能力達(dá)到400萬億次,存儲資源達(dá)到2.5Pb,為精細(xì)化數(shù)值天氣預(yù)報和集合預(yù)報的研究和業(yè)務(wù)化運(yùn)行提供了重要支撐。

  提供服務(wù)支持避免災(zāi)害損失 

  重慶市數(shù)值天氣預(yù)報系統(tǒng)從2012年開始在中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院超算平臺上業(yè)務(wù)化運(yùn)行,其服務(wù)支持是一件枯燥繁瑣而又責(zé)任重大的事情。一個小的疏忽和失誤可能導(dǎo)致預(yù)報結(jié)果的缺失,進(jìn)而影響整個天氣預(yù)報的發(fā)布和災(zāi)害性天氣的應(yīng)急部署。

  孫啟龍和業(yè)務(wù)化運(yùn)行服務(wù)支持團(tuán)隊每天24小時關(guān)注數(shù)值天氣預(yù)報模式的運(yùn)行情況,發(fā)現(xiàn)風(fēng)險和故障及時排除和修復(fù),在重大天氣過程期間更是要現(xiàn)場值守,保障系統(tǒng)的順利運(yùn)行。

  孫啟龍多年來的默默堅守和對重慶市災(zāi)害性天氣過程的及時精準(zhǔn)預(yù)報,為市委、市政府和相關(guān)部門及社會公眾防災(zāi)減災(zāi)提供了科學(xué)依據(jù),避免了災(zāi)害性天氣對人民群眾生命財產(chǎn)的危害,取得了顯著的社會效益和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

  數(shù)值天氣預(yù)報技術(shù)是基礎(chǔ),氣象應(yīng)用服務(wù)才是目的。孫啟龍及其團(tuán)隊希望在面向公眾的專業(yè)氣象應(yīng)用服務(wù)方面做出更多貢獻(xiàn),已著手在航空氣象服務(wù)方面,與相關(guān)部門合作探索創(chuàng)新應(yīng)用。同時,孫啟龍帶領(lǐng)團(tuán)隊開展航母周邊氣象環(huán)境模擬的研究及開發(fā)工作,通過小尺度數(shù)值預(yù)報模式和計算機(jī)流體力學(xué)結(jié)合,模擬航母及周邊環(huán)境的風(fēng)場分布。

  作為一名科研工作者,孫啟龍深知科研工作任重道遠(yuǎn),他將繼續(xù)在數(shù)值天氣預(yù)報超算應(yīng)用服務(wù)領(lǐng)域砥礪前行。

  (作者:林小光,單位:中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院) 

  《中國科學(xué)報》 (2020-11-26 第3版 信息技術(shù))
孫啟龍在超算平臺工作