在气象信息中心监控室,可实时查看到云计算的公路、航运、雷击等针对性预报信息。 谢庆裕 摄
今年入汛以来广东已出现11轮强降水,雨量较平常多四成。5月下旬开始,频频来袭的“龙舟水”更给天气预报带来更大挑战。
目前市民已能提前3天到7天,从当地的天气预报,获悉晴雨的大概情况。今年高考期间,广州地区的考生更可以在网上查询到十区两市的逐小时滚动预报。而突发天气的临近预警也不断提前,2012年全省平均暴雨预警信号发布提前量为17.1分钟,比2011年提前了12.9分钟。
这均得益于天气预报能力的提升。古人曰“看云识天气”,随着数字化、大数据时代的到来,现在的天气预报更多却是“算”出来的,预报提前量与精细化能力的比拼,在一定程度上就是计算能力的比拼。
去年底,作为省部合作共建气象现代化试点省的重要项目,广东正式启动区域数值天气预报重点实验室。借助超级计算机以及云计算的强大计算能力,该实验室已突破精细化数值预报技术瓶颈,初步实现了数值预报水平分辨率从6公里提高到3公里,预报时间间隔从3小时提高到1小时,为暴雨等天灾更快更准地预报预警立下汗马功劳。
超级计算 “高端魔镜”每秒计算千万亿次
在省气象台楼下的广东省气象信息中心机房,数排瘦长的黑色机箱闪着灯光,这里面就是每秒超万亿次运算能力的超级计算机。其承担着我省36公里分辨率的数值预报运算。
超级计算机将运算结果转换成直观的、逐小时演变的图像,传送到气象台的屏幕。预报员就是结合气象站的观测资料和数值预报的情况,再根据自身经验判断,最后把结论转换成预报文字的。
省气象信息中心主任曾沁一年前还是省气象台副台长,从预报员转换到研究数据和计算的IT人士,令他深知计算能力对预报的重要作用。
“数值预报以及对它的解释应用是预报员作出判断的重要参考。它是根据历史以及实况的观测数据、地形等资料,再结合流体力学、热力学等规律形成的方程组得出来的。由于数据庞大而且实时更新,对计算机处理能力要求很高。”
数值预报还打破了以往按行政区域进行预报的思维,取而代之是将区域划分成相等的网格,网格分得越细,计算的要求越高。“平常的个人电脑四核、八核已经算高端,但省气象局2万亿次的计算机,就有176个1.5GHz Power5处理器(CPU),而这仅能计算最低端的36公里水平分辨率的预报”。
曾沁坦言,超级计算机的应用能力是一个地区科学水平的重要表征,但它就像白雪公主里面只给王后使用的高端魔镜,针对小众,门槛很高,只供给需要集中高性能计算的科学问题求解。
去年,广东将数值预报分辨率提升到3公里模式,未来更将进一步提升到1.5公里,最大计算能力需求达到1000万亿次,日常除了深圳超算中心100万亿次,深圳气象局20万亿次超级计算机分别承担3和6公里分辨率的预报外,如果碰上极端天气的时候,还需要租用广州超级计算中心的机器。各个超级计算机之间均以高速网络进行高速传输。不久广东省区域数值预报重点实验室将新增500万亿次计算机,预计今年底明年初投入使用。届时,广东省气象高性能计算资源拼图将达到千万亿次/秒。