近日，崂山实验室刘海龙研究员科研团队在超高分辨率海洋模式研发领域取得重要突破，构建了全球首例水平分辨率达1公里的全球海洋环流模式。相关研究成果以“A 1-km resolution global ocean simulation promises to unveil oceanic multi-scale dynamics and climate impacts”（ 1公里分辨率全球海洋模拟有望揭开海洋多尺度动力学与气候影响）为题，发表于The Innovation（《创新》）期刊的Commentary（评述）栏目。
聚焦提升海洋环境预报能力，突破当前普遍使用的海洋模式参数化不确定、气候预估偏差和中小尺度表达不足等关键问题，研究团队在“神威•海洋之光”国产超算上成功构建了全球首例水平分辨率达1公里的全球海洋环流模式，并完成了具备科学价值的真实海洋短期模拟试验。
研究发现，全球1公里海洋模式在表达海洋中尺度、亚中尺度及其相互作用过程方面，相较于其低分辨率版本实现了质的飞跃，且在捕捉强烈且快速变化的海洋过程方面展现出巨大潜力。此外，该模式能有效捕捉复杂地形对流动的效应，相较于全球10公里分辨率的富涡模式，全球1公里海洋模式能通过更真实的地形描绘和更精细的模式网格，捕捉关键流动细节并提升模拟真实感。
该模式有望在未来通过长期的数值模拟，推动对于高度复杂的海洋多尺度过程的深刻理解，提升海洋环境业务预报能力。同时，可通过与地球系统模式的其它模块进行耦合，促进对地球多圈层相互作用的全面理解，用于生成精细化海洋模拟数据，为海洋数字孪生和数据驱动系统的发展提供关键支撑，从而协助决策者高效而智能地管理海洋。
该成果基于前期入围2024年美国计算机学会“戈登•贝尔”气候建模奖（ACM Gordon Bell Prize for Climate Modeling）的LICOM海洋模式异构并行优化工作（Wei et al., 2024, https://doi.org/10.1109/SC41406.2024.00009），由来自崂山实验室、青岛海洋科技中心、中国科学院大气物理研究所、中国科学院计算机网络信息中心、中国科学院大学、鹏城实验室的跨学科交叉研究团队联合攻关完成。今后，该研究团队将进一步聚焦崂山实验室 “透明海洋”核心任务，加快推进超高分辨率海洋模式深入发展和研究，为海洋强国战略提供重要的科技支撑。
文章链接:
https://doi.org/10.1016/j.xinn.2025.100843
全球海洋模式LICOM在2016年1月19日的模拟结果。(A) 全球1公里分辨率模拟的表面动能。(B) 黑潮及其延伸区的表面动能。(C) 黑潮延伸区的中尺度涡示例，包括表面罗斯贝数和近表层海水温度剖面。(D) 在10公里（左）、2公里（中）和1公里（右）水平分辨率下模拟的黑潮延伸区表面动能。(E) 该、-区域的表面动能谱。(F) 吕宋海峡区域的海底地形。(G-I) 1公里分辨率模拟的表面动能、温度和罗斯贝数。(J) 10公里分辨率模拟的表面罗斯贝数。
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发表于 2025-3-17 10:11:40
