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新對流解析模式助力準(zhǔn)確預(yù)測臺風(fēng)路徑
2025年02月21日 11:27:46
來源：化工儀器網(wǎng) 點擊量：8187
研究團隊聚焦2021年的臺風(fēng)“煙花”，利用神威超算構(gòu)建的全球?qū)α鹘馕瞿Ｊ?，將水平分辨率提升?公里，顯著增強了臺風(fēng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如眼墻、螺旋雨帶)的模擬能力
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)大氣科學(xué)先進計算實驗室趙純教授團隊與先進計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實驗室安虹教授團隊聯(lián)合宣布，基于國產(chǎn)神威·海洋之光超級計算機構(gòu)建的全球?qū)α鹘馕瞿Ｊ?，成功將臺風(fēng)路徑預(yù)測誤差降至100公里以內(nèi)，標(biāo)志著我國在極端天氣預(yù)測領(lǐng)域取得重大突破。這一成果不僅為防災(zāi)減災(zāi)提供關(guān)鍵技術(shù)支持，也凸顯了高精度數(shù)值模擬技術(shù)對應(yīng)對氣候變化的核心作用。
全球氣候變化背景下，臺風(fēng)、暴雨等極端天氣頻發(fā)且路徑復(fù)雜化，對防災(zāi)減災(zāi)提出更高要求。例如，2021年臺風(fēng)“煙花”的突然轉(zhuǎn)向和雙重登陸曾造成巨大經(jīng)濟損失，傳統(tǒng)預(yù)測模型因分辨率不足(通常為幾十公里)難以捕捉小尺度天氣系統(tǒng)的動態(tài)變化，導(dǎo)致路徑偏差較大。精準(zhǔn)預(yù)測臺風(fēng)路徑可提前部署應(yīng)急措施，減少人員傷亡和經(jīng)濟損失，是國家安全與民生保障的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
研究團隊聚焦2021年的臺風(fēng)“煙花”，利用神威超算構(gòu)建的全球?qū)α鹘馕瞿Ｊ?，將水平分辨率提升?公里，顯著增強了臺風(fēng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)(如眼墻、螺旋雨帶)的模擬能力。這一分辨率可捕捉大氣中對流過程的精細(xì)變化，從而更準(zhǔn)確地預(yù)測臺風(fēng)的突然轉(zhuǎn)向和強度變化。值得注意的是，該模型成功預(yù)測了臺風(fēng)“煙花”的突然路徑變化及雙重登陸位置，表現(xiàn)優(yōu)于當(dāng)前的業(yè)務(wù)預(yù)報。
團隊開發(fā)的自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化策略，通過動態(tài)調(diào)整關(guān)鍵區(qū)域(如臺風(fēng)核心區(qū))的分辨率，在保證精度的同時將計算成本降低90%，并擴展應(yīng)用于歷史上其他十個臺風(fēng)案例軌跡預(yù)測中，取得顯著的改進效果。這些成果標(biāo)志著臺風(fēng)預(yù)測可能進入了一個新時代，利用對流解析分辨率結(jié)合適應(yīng)性網(wǎng)格細(xì)化策略，可以在最小計算負(fù)擔(dān)下提升災(zāi)害準(zhǔn)備和響應(yīng)能力。
研究團隊表示，下一步將深化模式物理機制研究，融合人工智能技術(shù)優(yōu)化參數(shù)化方案，并探索量子計算在氣象模擬中的潛力。同時，推動國產(chǎn)超算與氣象儀器的協(xié)同創(chuàng)新，構(gòu)建自主可控的“空-天-地”一體化觀測預(yù)報體系。
相關(guān)研究成果Pronounced advance on typhoon track forecast with global convection-permitting model于近日發(fā)表于《科學(xué)通報》。
參考資料來源：中國科學(xué)報
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