气象高性能计算发展的40年

    俗话说，“天有不测风云”。但目前，中国的天气预报尤其是晴雨预报准确率在87％以上，接近发达国家水平。这背后，得益于气象高性能计算四十年的发展。

    在中国气象局，天气的数值预报离不开计算机。在改革开放初期，中国气象局引进了M-160Ⅱ和M-170两台大型计算机。使用这两台大型计算机，需要先小心翼翼地穿纸带、凿卡片，然后通过光电读卡机将程序读入到计算机里。虽然如此，它们的性能在当时十分先进，主要用于国际气象通信业务，也被拿来研发数值预报模式，有时还会对外开放，全国各地都有人特地前来使用。

    与“上机”的烦琐步骤相映衬的，是人们对设备的百般呵护。那时还没有加湿器，为保持机房的湿度，要往空调送风口里吹水蒸气，水蒸气由一个密闭的电炉烧开水产生。当时北京的自来水里矿物质颇多，电炉没过多长时间就结起水垢，只好改烧蒸馏水。为此，单位专门买了十几个塑料水桶运水。水通过电梯运至三楼，再由四轮推车运至机房门口，最后由几个年轻人两人一桶将盛满蒸馏水的水桶挑到空调机房。

    有了大型计算机，我们气象科研人员研究出了实用的数值天气预报模式，将我国数值模式预报业务体系从无到有慢慢建立起来。

    20世纪90年代是我国数值模式预报业务蓬勃发展的时期，我国跻身少数能够发布中期数值预报的国家，气象数据实现了实时收集和分发，数据从观测站到达预报员眼前的时间，从1小时以上缩短到了10分钟以内。后来，阵列机在气象部门全面铺开，在超级计算机的基础上，中国气象局自主研发了新一代全球/区域通用数值天气预报系统（GRAPES），走过了从启动研发到业务化的光辉历程。

    党的十八大以来，气象信息化工作深入开展，国产数值预报模式GRAPES的能力和水平不断改善，已成为支撑智能化网格预报的核心力量。与此同时，数值预报赖以运行的高性能计算资源大幅改善，国产高性能计算机在其中逐渐成为主角。

    随着我国计算机技术的发展，气象部门引进了“派-曙光”国产高性能计算机，设有众核小规模试验子系统，为数值模式的移植与优化未雨绸缪。经过努力，中国气象局新一代高性能计算机系统“派-曙光”启动了业务化应用。新系统计算能力达到每秒8189.5万亿次浮点运算。在引进“派-曙光”国产高性能计算机后，中国气象局高性能计算机系统总体规模跃居气象领域世界第三位，仅次于英国气象局和日本气象厅。

    但气象部门并未满足于此，因为高性能计算机领域的革新同样永无止境。曾蝉联世界超算冠军的“神威·太湖之光”基于众核处理器构建，这也代表了未来超算的发展方向。

    如今，随着技术不断进步，气象信息化发展也进入了新阶段。而作为气象信息化基础设施的高性能计算资源，将继续为气象信息化与智慧气象建设铺就大道，为人民群众提供更精准的天气预报以及各种个性化的气象服务。

    （作者：沈文海，系国家气象信息中心副总工程师）