海洋预报再添“中国芯” 海洋环流数值模式“妈祖1.0”发布

12月29日，经自然资源部正式批准，由国家海洋环境预报中心自主研发的“质量守恒海洋环流数值模式‘妈祖1.0’”正式发布。“妈祖1.0”填补了我国海洋环流数值预报领域的空白，该模式在气候变化评估、海洋科学研究、海洋环境安全保障等领域有重大应用价值。

质量守恒海洋环流数值预报模式“妈祖1.0”版本发布会现场

“衡量一个国家的海洋预报水平是否达到国际先进行列，我认为一个核心指标是是否拥有系列化的、滚动发展的自主化海洋数值模型。”妈祖模式团队负责人于福江表示，尽管我国的风暴潮、海冰和海啸等海洋灾害数值预报模式都已实现完全自主化，但海洋环流的业务预报和科学研究一直以来依赖美国、欧盟的数值模式。

为解决海洋环流、海浪数值预报的“卡脖子”问题。2018年以来，国家海洋环境预报中心组织攻关团队，全力以赴推进自然资源部海洋预报“芯片”工程研发，成功研制了自主质量守恒海洋环流数值模式，并将该模式命名为“妈祖”，寓意“守护海洋安全，保护海洋环境”。

2021年6月，经专家评审，自然资源部海洋预警监测司正式批复“妈祖”模式业务化试运行；11月12日，自然资源部在北京主持召开了专家审查会，海洋和大气领域8名“两院”院士在内的军民专家代表一致认为该模式综合性能达到国际同类模式先进水平，在质量守恒、水平网格降维、图拓扑并行通信、GPU加速方面具有创新性，建立了一系列自主可控的关键技术方法，有效弥补我国自主海洋环流数值预报业务化模式应用的空白；“妈祖”模式在温盐垂直结构、海表面温度、海表面高度异常以及流场等方面的预报效果与国际主流海洋环流模式相当。

据悉，“妈祖”模式相比国外主流海洋环流模式，在全新物理框架、“碳友好”等方面具有显著优势。一是采用全新质量守恒物理框架，克服了传统体积守恒海洋模型在精确模拟海面高度和盐度等方面的固有缺陷，国际上首次建立了基于质量守恒物理框架的业务化海洋环流模式。二是具备“碳友好”特性，采用GPU并行加速，运行高效低耗，为国际海洋业务化同类模式首创。据测算，制作全球10公里分辨率的海洋环流数值预报，相比采用传统CPU超算的同类模式，可节省80% 以上的设备购置经费，降低能耗90% 以上，每年可节省约200万电费，相当于减少碳排放520吨。

2021年到2030年是“联合国海洋科学促进可持续发展十年”，六大战略目标中四个与海洋观测预报紧密相关。据介绍，国家海洋环境预报中心正在推进海洋预报“芯片”工程，努力实现我国海洋数值预报系统全要素自主化，不断提升海洋预报“中国芯”的影响力，助力实现我国在海洋预报领域高水平自立自强。