每年的2月10日是國際氣象節(jié)，今年是第34個國際氣象節(jié)。

眾所周知，氣象與人們的生活密不可分，早在中國古代，民間就流傳著“靠天吃飯，賴天穿衣”的諺語；而今天，氣象更成為了關(guān)乎人民生活、經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展的科技性、基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性社會公益事業(yè)，其重要性不言而喻。

國家此前印發(fā)的《氣象高質(zhì)量發(fā)展綱要（2022－2035年）》中，就明確提出：“到2025年，氣象關(guān)鍵核心技術(shù)實現(xiàn)自主可控；到2035年，氣象關(guān)鍵科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，以智慧氣象為主要特征的氣象現(xiàn)代化基本實現(xiàn)�！�

在此過程中，由于天氣預(yù)報等氣象信息需借助高性能計算系統(tǒng)（HPC），求解流體力學(xué)、熱力學(xué)微分方程組來描述大氣運動規(guī)律，其所需的計算量非常大，且對實時處理性要求高，也正因此，HPC算力不但一躍成為了支撐氣象行業(yè)科技創(chuàng)新與發(fā)展的重要“底座”，更成為了激活區(qū)域數(shù)據(jù)要素潛能、驅(qū)動經(jīng)濟社會數(shù)智化轉(zhuǎn)型升級的重要引擎。

過去幾年，各地氣象局借助鯤鵬高性能計算基礎(chǔ)平臺，不僅更好地獲取極致有效算力，也創(chuàng)新了氣象服務(wù)模式，推動了傳統(tǒng)氣象業(yè)務(wù)向智慧氣象的轉(zhuǎn)型發(fā)展，可以說真正為中國氣象事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展夯實了關(guān)鍵基礎(chǔ)。

01.

數(shù)智化浪潮下的氣象服務(wù)新挑戰(zhàn)

近年來，隨著全球氣候日趨變暖，我國的極端天氣氣候事件也呈現(xiàn)出“廣發(fā)、頻發(fā)、重發(fā)、并發(fā)”等特點，因此統(tǒng)籌發(fā)展和安全對防范氣象災(zāi)害風(fēng)險的要求也越來越高。

在此背景下，借助新一代技術(shù)（如高性能計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等）推動氣象業(yè)務(wù)和服務(wù)向智能化、精準化、實時化轉(zhuǎn)型已變得“迫在眉睫”。然而，這一過程中也面臨著多重挑戰(zhàn)，具體來看：

一是，算力需求暴增的挑戰(zhàn)。隨著監(jiān)測更加的精準化，氣象部門的數(shù)據(jù)出現(xiàn)了“爆炸式”增長，以全球氣象模型分辨率從公里級向百米級提升為例，其計算量就會呈指數(shù)增長，如1公里分辨率模型算力需求是10公里模型的千倍。此外，某些特定氣象應(yīng)用如全球數(shù)值模式輸出、遙感影像等每天也會生成大量PB級數(shù)據(jù)。

二是，數(shù)據(jù)種類的多樣性算力挑戰(zhàn)。氣象數(shù)據(jù)還具有數(shù)據(jù)來源極其龐雜的特點，是典型的多源數(shù)據(jù)匯集，除了地理、時空等數(shù)據(jù)，往往還需要綜合衛(wèi)星觀測、地面氣象觀測站、氣象雷達站、L波段探空系統(tǒng)、無人機以及地形、歷史氣象統(tǒng)計資料，計算邏輯極其復(fù)雜，這就要求氣象預(yù)測在擁有超級算力的同時，還需要能夠處理不同數(shù)據(jù)種類的多樣性算力。

三是，傳統(tǒng)氣象向智慧氣象轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)。最近幾年，以數(shù)據(jù)驅(qū)動為主的全球中短期天氣預(yù)報大模型取得突破性進展，而人工智能氣象預(yù)報大模型的出現(xiàn)，同樣也帶動了算力資源、算法、信息基礎(chǔ)設(shè)施、信息技術(shù)服務(wù)等軟硬技術(shù)體系的全面升級。

四是，氣象數(shù)智化進程中的安全性挑戰(zhàn)。氣象數(shù)據(jù)和氣象信息網(wǎng)絡(luò)是氣象業(yè)務(wù)運行的關(guān)鍵“生命線”，因此更好地確保氣象服務(wù)在國家安全、經(jīng)濟發(fā)展、民生保障中的穩(wěn)定性和抗風(fēng)險能力，以及確保發(fā)展氣象業(yè)務(wù)和科研所需的數(shù)據(jù)和平臺的安全性同樣也十分重要。

由此可見，隨著地球系統(tǒng)模型向著更高分辨率、更復(fù)雜物理過程、集合預(yù)報、多圈層耦合方向發(fā)展，其對高性能計算技術(shù)的要求越來越高。與此同時，人工智能賦能氣象也正成為未來的趨勢所在，而未來唯有構(gòu)筑堅實的氣象算力“底座”，強化AI融合創(chuàng)新，才能夠為智慧氣象的落地和發(fā)展提供重要路徑，讓“氣象+”更好地賦能經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展。

02.

共筑智慧氣象發(fā)展堅實“底座”

也正是洞察到這種需求變化，鯤鵬通過全棧架構(gòu)創(chuàng)新、軟硬件自研、基礎(chǔ)軟件優(yōu)化和行業(yè)應(yīng)用性能調(diào)優(yōu)等技術(shù)構(gòu)建全棧高性能計算基礎(chǔ)平臺，同時積極攜手各地氣象局，共筑智慧氣象發(fā)展堅實“底座”，打造氣象數(shù)智化轉(zhuǎn)型新引擎，全面支撐氣象事業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

例如，廣東氣象局基于鯤鵬建設(shè)了國內(nèi)首個自主創(chuàng)新氣象預(yù)報系統(tǒng)。作為中國八大區(qū)域氣象中心之一，廣東氣象局一直以來堅持自主研發(fā)數(shù)值預(yù)報模式，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“9-3-1”高分辨天氣模式系統(tǒng)，不僅為廣東氣象防災(zāi)減災(zāi)提供科技支撐，還為聯(lián)合國教科文組織、亞太經(jīng)社會、東盟等國家和地區(qū)提供服務(wù)。

廣東氣象局基于鯤鵬構(gòu)建算力底座，包括近1萬個運算核心，峰值計算速度為近100萬億次，極致的算力能力讓廣東氣象局的氣象數(shù)值預(yù)報變得“更精細、更迅速”，也更具有“可持續(xù)演進性”。

在此過程中，還通過鯤鵬DevKit實現(xiàn)了“平滑遷移”，僅15人天完成50+業(yè)務(wù)軟件100%適配，通過軟硬協(xié)同調(diào)優(yōu)，極大提升了預(yù)報精準度和應(yīng)用性能。數(shù)據(jù)顯示，在鯤鵬高性能計算系統(tǒng)100TFlops峰值計算速度的“加持”下，廣東氣象局的預(yù)報分辨率從9km提升至3km；9km區(qū)域7天臺風(fēng)氣象預(yù)報用時由原來的202分鐘減短至73.6分鐘，預(yù)報用時降低64%。

同樣，浙江氣象局也基于鯤鵬高性能計算平臺構(gòu)建起國內(nèi)最大規(guī)模的創(chuàng)新預(yù)報系統(tǒng)，實現(xiàn)了預(yù)報加速，護航健兒馳騁第19屆亞運會賽場。

一方面，浙江氣象局開展氣象臺硬件環(huán)境升級改造，基于鯤鵬高性能計算平臺，打造氣象算力“底座”，構(gòu)筑預(yù)報“基石”，并把共計60款氣象相關(guān)軟件與模式遷移到鯤鵬平臺上，承擔了重大賽事氣象服務(wù)需求的收集分析、賽事期間的各項氣象保障服務(wù)等八大工作任務(wù)；另一方面，浙江氣象局還攜手華為研發(fā)團隊，開展深度應(yīng)用優(yōu)化，鍛造預(yù)報“利器”，加速天氣變幻預(yù)測。以CMA-MESO模式浙江區(qū)域1km 1h間隔 24h降水預(yù)報為例，相比傳統(tǒng)方案，預(yù)測耗時縮短50%，并實現(xiàn)預(yù)報精度與傳統(tǒng)平臺保持精度100%一致，真正為賽事氣象服務(wù)保障奠定了堅實的基礎(chǔ)。

從各地氣象局的“最佳實踐”中可以看到，基于鯤鵬全棧打造，涵蓋硬件、基礎(chǔ)軟件、應(yīng)用開發(fā)和優(yōu)化等能力的鯤鵬高性能計算解決方案，其性能和可靠性已得到了業(yè)界的廣泛認可，能夠更好地筑牢智慧氣象發(fā)展堅實“底座”，支撐更精準、更高效的智慧氣象服務(wù)。

03.

推動傳統(tǒng)氣象向智慧氣象躍遷

那么，來自不同地區(qū)的氣象局，為何都一致選擇鯤鵬HPC解決方案呢？背后的關(guān)鍵原因，我們可以從三個維度來做更深度的“解讀”。

首先，從技術(shù)層面看，鯤鵬能夠更好地助力氣象部門構(gòu)建安全高效的高性能算力“底座”，讓氣象預(yù)報算得快、測得準。

毫無疑問，氣象行業(yè)始終是高性能計算的重要領(lǐng)域，由于計算量大、時效性高，對于高性能計算的需求強烈,而在鯤鵬HPC解決方案的“加持”下，其不但能夠支持從單節(jié)點到大規(guī)模集群的靈活擴展，適應(yīng)氣象業(yè)務(wù)的動態(tài)負載（如臺風(fēng)季突發(fā)算力需求），還能通過“云邊端”的協(xié)同架構(gòu)，將算力下沉至氣象站、無人機等邊緣節(jié)點，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)處理，由此大大提升氣象部門對臺風(fēng)、暴雨、雷電等極端天氣的預(yù)測能力，有效減少人民的生命財產(chǎn)損失，充分發(fā)揮氣象在防災(zāi)減災(zāi)第一道防線中的重要作用。

其次，從創(chuàng)新層面看，鯤鵬能夠激發(fā)氣象數(shù)據(jù)高價值釋放，創(chuàng)新氣象預(yù)報新模式和新服務(wù)，高效支撐氣象科研前沿探索。

當前，氣象部門正加強天氣機理等基礎(chǔ)研究、強化地球系統(tǒng)數(shù)值預(yù)報模式等領(lǐng)域的科學(xué)研究和技術(shù)攻關(guān)。為此，鯤鵬也創(chuàng)新性的提出“鯤鵬原生開發(fā)”：基于鯤鵬硬件+openEuler+鯤鵬DevKit+鯤鵬BoostKit，實現(xiàn)1套代碼+1條流水線+多平臺版本，使能全產(chǎn)業(yè)伙伴創(chuàng)新，而這也為鯤鵬在智慧氣象的關(guān)鍵和創(chuàng)新場景中的廣泛落地提供了有力支撐。

最后，從安全層面看，鯤鵬還通過全棧開放架構(gòu)與生態(tài)協(xié)同整合，為氣象領(lǐng)域的自主創(chuàng)新提供了重要的支持，能夠有效突破氣象領(lǐng)域關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施面臨“卡脖子”的風(fēng)險。

鯤鵬通過全棧開放打破技術(shù)“黑箱”，并以生態(tài)協(xié)同匯聚創(chuàng)新合力，化解了氣象領(lǐng)域“卡脖子”困局，加速構(gòu)建中國邁向智慧氣象的全新技術(shù)體系與產(chǎn)業(yè)生態(tài)，為其他關(guān)鍵行業(yè)的自主創(chuàng)新提供了可復(fù)制的范本，也更好地助力中國氣象事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展“更上層樓”。