國際氣象節，看智慧氣象中的“鯤鵬”力量

每年的2月10日是國際氣象節，今年是第34個國際氣象節。

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，氣象更成為了關乎人民生活、經濟建設和社會發展的科技性、基礎性、先導性社會公益事業，其重要性不言而喻。

國家此前印發的《氣象高質量發展綱要（2022－2035年）》中，就明確提出：“到2025年，氣象關鍵核心技術實現自主可控；到2035年，氣象關鍵科技領域實現重大突破，以智慧氣象為主要特征的氣象現代化基本實現。”

在此過程中，由于天氣預報等氣象信息需借助高性能計算系統（HPC），求解流體力學、熱力學微分方程組來描述大氣運動規律，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科技創新與發展的重要“底座”，更成為了激活區域數據要素潛能、驅動經濟社會數智化轉型升級的重要引擎。

過去幾年，各地氣象局借助鯤鵬高性能計算基礎平臺，不僅更好地獲取極致有效算力，也創新了氣象服務模式，推動了傳統氣象業務向智慧氣象的轉型發展，可以說真正為中國氣象事業高質量發展夯實了關鍵基礎。

01.

數智化浪潮下的氣象服務新挑戰

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出“廣發、頻發、重發、并發”等特點，因此統籌發展和安全對防范氣象災害風險的要求也越來越高。

在此背景下，借助新一代技術（如高性能計算、大數據、人工智能、物聯網等）推動氣象業務和服務向智能化、精準化、實時化轉型已變得“迫在眉睫”。然而，這一過程中也面臨著多重挑戰，具體來看：

一是，算力需求暴增的挑戰。隨著監測更加的精準化，氣象部門的數據出現了“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，某些特定氣象應用如全球數值模式輸出、遙感影像等每天也會生成大量PB級數據。

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

三是，傳統氣象向智慧氣象轉型的挑戰。最近幾年，以數據驅動為主的全球中短期天氣預報大模型取得突破性進展，而人工智能氣象預報大模型的出現，同樣也帶動了算力資源、算法、信息基礎設施、信息技術服務等軟硬技術體系的全面升級。

四是，氣象數智化進程中的安全性挑戰。氣象數據和氣象信息網絡是氣象業務運行的關鍵“生命線”，因此更好地確保氣象服務在國家安全、經濟發展、民生保障中的穩定性和抗風險能力，以及確保發展氣象業務和科研所需的數據和平臺的安全性同樣也十分重要。

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

02.

共筑智慧氣象發展堅實“底座”

也正是洞察到這種需求變化，鯤鵬通過全棧架構創新、軟硬件自研、基礎軟件優化和行業應用性能調優等技術構建全棧高性能計算基礎平臺，同時積極攜手各地氣象局，共筑智慧氣象發展堅實“底座”，打造氣象數智化轉型新引擎，全面支撐氣象事業的高質量發展。

例如，廣東氣象局基于鯤鵬建設了國內首個自主創新氣象預報系統。作為中國八大區域氣象中心之一，廣東氣象局一直以來堅持自主研發數值預報模式，擁有自主知識產權的“9-3-1”高分辨天氣模式系統，不僅為廣東氣象防災減災提供科技支撐，還為聯合國教科文組織、亞太經社會、東盟等國家和地區提供服務。

廣東氣象局基于鯤鵬構建算力底座，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值預報變得“更精細、更迅速”，也更具有“可持續演進性”。

在此過程中，還通過鯤鵬DevKit實現了“平滑遷移”，僅15人天完成50+業務軟件100%適配，通過軟硬協同調優，極大提升了預報精準度和應用性能。數據顯示，在鯤鵬高性能計算系統100TFlops峰值計算速度的“加持”下，廣東氣象局的預報分辨率從9km提升至3km；9km區域7天臺風氣象預報用時由原來的202分鐘減短至73.6分鐘，預報用時降低64%。

同樣，浙江氣象局也基于鯤鵬高性能計算平臺構建起國內最大規模的創新預報系統，實現了預報加速，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”，構筑預報“基石”，并把共計60款氣象相關軟件與模式遷移到鯤鵬平臺上，承擔了重大賽事氣象服務需求的收集分析、賽事期間的各項氣象保障服務等八大工作任務；另一方面，浙江氣象局還攜手華為研發團隊，開展深度應用優化，鍛造預報“利器”，加速天氣變幻預測。以CMA-MESO模式浙江區域1km 1h間隔 24h降水預報為例，相比傳統方案，預測耗時縮短50%，并實現預報精度與傳統平臺保持精度100%一致，真正為賽事氣象服務保障奠定了堅實的基礎。

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、基礎軟件、應用開發和優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界的廣泛認可，能夠更好地筑牢智慧氣象發展堅實“底座”，支撐更精準、更高效的智慧氣象服務。

03.

推動傳統氣象向智慧氣象躍遷

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

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

毫無疑問，氣象行業始終是高性能計算的重要領域，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點到大規模集群的靈活擴展，適應氣象業務的動態負載（如臺風季突發算力需求），還能通過“云邊端”的協同架構，將算力下沉至氣象站、無人機等邊緣節點，實現實時數據處理，由此大大提升氣象部門對臺風、暴雨、雷電等極端天氣的預測能力，有效減少人民的生命財產損失，充分發揮氣象在防災減災第一道防線中的重要作用。

其次，從創新層面看，鯤鵬能夠激發氣象數據高價值釋放，創新氣象預報新模式和新服務，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研究、強化地球系統數值預報模式等領域的科學研究和技術攻關。為此，鯤鵬也創新性的提出“鯤鵬原生開發”：基于鯤鵬硬件+openEuler+鯤鵬DevKit+鯤鵬BoostKit，實現1套代碼+1條流水線+多平臺版本，使能全產業伙伴創新，而這也為鯤鵬在智慧氣象的關鍵和創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與生態協同整合，為氣象領域的自主創新提供了重要的支持，能夠有效突破氣象領域關鍵基礎設施面臨“卡脖子”的風險。

鯤鵬通過全棧開放打破技術“黑箱”，并以生態協同匯聚創新合力，化解了氣象領域“卡脖子”困局，加速構建中國邁向智慧氣象的全新技術體系與產業生態，為其他關鍵行業的自主創新提供了可復制的范本，也更好地助力中國氣象事業高質量發展“更上層樓”。