:全球1公里分辨率气候模拟初面世_亚博真人

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                全球1公里分辨率气候模拟初面世

                来源:中国气象报   发布时间:2020年08月07日08:19
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                  许小峰

                  近期,世界上首个全球1公里网格分辨率的季节尺度数值模拟计算完成ぷ。该模 拟 由 欧 洲 中 期 天 气 预 报 中 心(ECMWF) 科学家尼尔斯·韦迪、彼得·鲍尔和彼得·杜本带Ψ领的团队,与来自美国橡树岭国家实验室的瓦伦丁·安纳塔拉吉合作开展,在橡树岭实⌒ 验室的“顶点”超级计算机上运行完@成。该机■是截至2019年11月世界上最快的计算机,模式使用ECMWF集成预报系统(IFS)的改进版本。

                  尽管这〗仅是单一案例的实现,但1公里分辨率的气候模拟资料仍可以作为参考,与目前业务运行的9公里分辨率全球天气预报模式产品的优势和不足进行比较评估。虽然1公里分辨率季节预报数据中获得的极端天气结果在量级上略显粗糙,但仍可以与实际气候预测业务中较粗分辨率的天气】现象对比参照。代价尽管高了一些,但最近一些英国学者已开始公开发表文章倡导发展1公里分辨率的◥气候模拟技术,以应对在气候变化研究中面临的挑战。

                  这些█高分辨数据还将对卫星发展计划提供支持,可以通过前所未有的全球大气模拟细节≡对新的气象卫星资料进行对比评估。1公里的模拟还可以为未来的地球“数字孪生”模型提供基础数据支持。

                  该项目通过激烈竞争得∮到了美国INCITE计划的支持,成为2020年获得该计划支持的47个项目●之一。在前期的敏感性试验中,一个有意思的结果表明,即使在1公里的网格间距下,经过改进的IFS静力数值模型也表◢现良好√。这似乎与动力气象学中的通常理念有些冲突,因为如此高分辨率模型一般可能会采用非静力方案▓。两种方案会导致怎样的差异尚不清楚,但目前的静力方案运行结果可以提供一个▽基准,与未来可能采用的非静力模拟方案进行比较。

                  下一步将要对模拟卫星图像中显∏示的33万多㊣亿个温度、压力、湿度、风和云的巨大样本进行分析。这是一个如此庞大的数据集,相比而言,全世界的△智能手机用户加起来也仅有35亿个。

                  尽管ECMWF已有40年发展←数值模式的经验,但完成这项工作仍面临诸多挑战:模式积分一个季度后是否还能保⊙持稳定?已解决的▲对流问题及许多陡峭地形问题是否会再次出现?此外,分辨率为9公里的天气模式喜马拉雅地形高度平均约为6000米,而1公里分辨率的气候模拟则将这一高度超越了8000米,更接近实际,也会出现新的不确定性。

                  模拟的过程让人担心,但一◣切顺利。1公里网格的地球气候模拟产生了与实际更为接近〓的大气环流,一个有价值的结果是通过深☉对流和地形的解析反馈,结合罗斯贝波和◥惯性重力波的传播影响,实现了对平流层状态的√改进。

                  从气候模拟数据中还可以发现对中小尺度极端天气的指示信息,如龙卷风发生的可能性。持续4个月的数据集将进一步支持模式的开发工作,并有助于预估对未来观测系统的影响。合理的结果显示,比较了1公里网格模拟(显式深对流)和9公里网格模拟(参数化深对流),全球能量呈现出相似的分布。

                  橡『树岭实验室“顶点”超级计算机的后续机“开拓者”(Frontier)也正在建造中,比“顶点”要快10倍,将于2021年投入使用▓,将会提供更有力的计算支持。

                  这个“风暴尺度”分辨率的全球模式试验结果,初步展现了地球天气和气候建模令人激动的Ψ 未来,但仍有许多值得探索的问题,需要开展深入研究。增强模式的能力,还要与海洋、波浪和大气化学过程耦合,并努力适应新的高能效硬件,容纳不断出现的新兴技术。

                  (责任编辑:崔国辉)

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