新京报快讯（记者 张建林）经自然资源部正式批准，由国家海洋环境预报中心（自然资源部海啸预警中心）（以下简称“预报中心”）自主研发的“质量守恒海洋环流数值模式‘妈祖1.0’”（英文名称：Mass Conservation Ocean Model，简称MaCOM1.0）于今日正式发布。

  “妈祖1.0”填补了我国海洋环流数值预报领域一项重要空白，同时该模式在气候平均状态随时间的变化评估、海洋科学研究、海洋环境安全保障等领域有重大应用价值。

  海洋覆盖了全球71%的表面积，而人类的探索还不到5%。2021年到2030年是联合国海洋科学促进可持续发展的10年。六大战略目标中，其中有四个与海洋观测预报紧密相关。而海洋数值模式，在海洋气候平均状态随时间的变化、海洋环境保护、海洋经济建设等领域发挥着及其重要的作用。海洋数值模式的重要性好比计算机的“芯片”。

  经过五十多年、几代海洋人的不懈努力，我国海洋预报工作在国家海洋经济发展、海洋资源开发、海洋防灾减灾、海洋权益维护、海洋综合管控、海洋科学研究等领域的保障支撑作用日益显著。

  预报中心主任、妈祖模式团队负责人于福江介绍，我国的风暴潮、海啸、海冰预警报模式已实现完全自主开发并业务化应用，率先实现了核心技术由“跟跑”向“并跑”、“领跑”的跨越。

  但在海洋环流、海浪数值模式方面，我国海洋预报业务和科研部门一直依赖由欧美国家，特别是美国开发的海洋数值模式，亟待解决海洋环流、海浪数值预报的“卡脖子”问题。

  “衡量一个国家的海洋预报水平是不是达到国际先进行列，我认为一个核心指标是是否拥有系列化、滚动发展的自主化海洋数值模型。” 于福江说。

  据了解，自2018年以来，预报中心围绕“高水平科技自立自强”认真谋划，全力以赴推进自然资源部海洋预报“芯片”工程，成功研制了自主质量守恒海洋环流数值模式（“妈祖1.0版”）。2021年6月，经专家评审，自然资源部海洋预警监测司正式批复“妈祖”模式业务化试运行。

  11月12日，自然资源部在北京主持召开了专家审查会，海洋和大气领域8名“两院”院士在内的军民专家代表一致认为该模式综合性能达到国际同类模式领先水平，在质量守恒、水平网格降维、图拓扑并行通信、GPU加速方面具有创新性，建立了一系列自主可控的关键技术方法，有效弥补我国自主海洋环流数值预报业务化模式应用的空白；“妈祖”模式在温盐垂直结构、海表面温度、海表面高度异常以及流场等方面的预报效果与国际主流海洋环流模式相当。

  “海洋数值模式是一个很复杂的科学研究，我们一般要对它做很多的近拟和简化，这样我们也可以更加关注增加需求的部分。水的密度变化非常小，假定水的密度不变是海洋模式中的一种常见假设。在这种假设下，我们的海洋数值模式就叫体积守恒数值模式。”妈祖模式团队技术骨干张宇副研究员说。

  最新发布的妈祖模式则采用全新质量守恒物理框架，克服了传统体积守恒海洋模型在精确模拟海面高度和盐度等方面的固有缺陷，国际上首次建立了基于质量守恒物理框架的业务化海洋环流模式。

  妈祖模式团队技术骨干原野副研究员说，“妈祖”模式还具备“碳友好”特性，采用GPU并行加速，运行高效低耗，为国际海洋业务化同类模式首创。“该模式采用图形处理单元（GPU）上运行的方式，具备对海量数据来进行快速计算能力。据测算，制作全球10公里分辨率的海洋环流数值预报，相比采用传统CPU超算的同类模式，可节省80% 以上的设备购置经费，降低能耗90% 以上，每年可节省约200万元电费，相当于减少碳排放520吨。”

  据介绍，目前欧美国家气象和海洋预报机构正在发展基于GPU计算的超高分辨率海洋和气象数值模式，但均处于实验阶段。“妈祖”海洋环流数值模式的业务化运行已在国际上处于“领跑”地位。