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【中國(guó)科學(xué)報(bào)】數(shù)值天氣預(yù)報(bào)背后的故事——記中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院高級(jí)工程師孫啟龍
時(shí)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(jì)算所,現(xiàn)任中科院重慶綠色智能技術(shù)研究院高性能計(jì)算中心高級(jí)工程師,長(zhǎng)期致力于超算應(yīng)用技術(shù)研究,牽頭開(kāi)發(fā)的重慶數(shù)值天氣預(yù)報(bào)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(bào)的背后,有這樣一個(gè)人日復(fù)一日無(wú)聲地奉獻(xiàn)著,見(jiàn)證著重慶市數(shù)值天氣預(yù)報(bào)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(jì)算應(yīng)用研究中心高級(jí)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(jí)計(jì)算應(yīng)用服務(wù)工作,他便和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)結(jié)下了不解之緣。
從零基礎(chǔ)到數(shù)值天氣預(yù)報(bào)專(zhuān)家
入職的第一周,孫啟龍便走上了數(shù)值天氣預(yù)報(bào)超算應(yīng)用服務(wù)的道路。很快計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)背景的孫啟龍遇到了第一個(gè)問(wèn)題——天氣預(yù)報(bào)背景知識(shí)匱乏。
閱讀大量天氣預(yù)報(bào)相關(guān)專(zhuān)業(yè)書(shū)籍、查閱數(shù)值天氣預(yù)報(bào)前沿文獻(xiàn)材料,孫啟龍?jiān)诙虝r(shí)間內(nèi)快速?gòu)浹a(bǔ)自己的短板,對(duì)國(guó)內(nèi)外數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)有了清晰的認(rèn)識(shí)。
為了掌握國(guó)際領(lǐng)先數(shù)值天氣預(yù)報(bào)技術(shù),孫啟龍于2013年11月—2014年11月前往美國(guó)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(cè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)修學(xué)習(xí)。其間,他對(duì)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式的大規(guī)模并行計(jì)算進(jìn)行了性能分析和優(yōu)化,使中尺度預(yù)報(bào)計(jì)算時(shí)間從8小時(shí)降低到4小時(shí)、風(fēng)暴尺度預(yù)報(bào)的計(jì)算時(shí)間從1小時(shí)降低到30分鐘以?xún)?nèi),極大地提高了計(jì)算效率,增加了預(yù)報(bào)產(chǎn)品的時(shí)效性,讓決策部門(mén)有更多的時(shí)間來(lái)統(tǒng)籌部署災(zāi)害性天氣的應(yīng)對(duì)方法。
超算平臺(tái)擴(kuò)容突破數(shù)值預(yù)報(bào)瓶頸
2012年以來(lái),重慶數(shù)值天氣預(yù)報(bào)飛速發(fā)展,經(jīng)歷了從重慶數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式,到西南區(qū)域模式,再到長(zhǎng)江黃金水道數(shù)值預(yù)報(bào)模式的發(fā)展,超算計(jì)算能力成為制約數(shù)值預(yù)報(bào)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(bào)建設(shè)項(xiàng)目,緊接著于2016年6月—2019年6月作為項(xiàng)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(bào)的建設(shè)項(xiàng)目。他和團(tuán)隊(duì)研發(fā)的重慶數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)采用ARPS同化系統(tǒng)和WRF中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)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(bào)系統(tǒng)、數(shù)值預(yù)報(bào)后處理系統(tǒng)、數(shù)值預(yù)報(bào)檢驗(yàn)系統(tǒng)、數(shù)值預(yù)報(bào)訂正系統(tǒng)等,并提供了豐富的數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品。
在孫啟龍和高性能計(jì)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(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院超算平臺(tái)擴(kuò)容建設(shè)工作完成。擴(kuò)容后的超算平臺(tái)計(jì)算能力達(dá)到400萬(wàn)億次,存儲(chǔ)資源達(dá)到2.5Pb,為精細(xì)化數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和集合預(yù)報(bào)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(bào)系統(tǒng)從2012年開(kāi)始在中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院超算平臺(tái)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(gè)小的疏忽和失誤可能導(dǎo)致預(yù)報(bào)結(jié)果的缺失,進(jìn)而影響整個(gè)天氣預(yù)報(bào)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(duì)每天24小時(shí)關(guān)注數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式的運(yùn)行情況,發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)和故障及時(shí)排除和修復(fù),在重大天氣過(guò)程期間更是要現(xiàn)場(chǎng)值守,保障系統(tǒng)的順利運(yùn)行。
孫啟龍多年來(lái)的默默堅(jiān)守和對(duì)重慶市災(zāi)害性天氣過(guò)程的及時(shí)精準(zhǔn)預(yù)報(bào),為市委、市政府和相關(guān)部門(mén)及社會(huì)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(duì)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)的危害,取得了顯著的社會(huì)效益和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
數(shù)值天氣預(yù)報(bào)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(duì)希望在面向公眾的專(zhuān)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(mén)合作探索創(chuàng)新應(yīng)用。同時(shí),孫啟龍帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展航母周邊氣象環(huán)境模擬的研究及開(kāi)發(fā)工作,通過(guò)小尺度數(shù)值預(yù)報(bào)模式和計(jì)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(chǎng)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(bào)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)