中国气象局地球系统数值预报中心与中科曙光联合宣布，我国自主研发的下一代天气-气候一体化模式（MCV）取得重大突破。该模式首次实现全球5公里分辨率下未来10天预报在1小时内完成计算，达到业务应用所需的关键时效标准。这一成果超越了欧洲中心IFS系统9公里的最高水平，标志着我国在气象预报领域进入全球领先行列。
MCV模式基于多矩约束有限体积方法，旨在实现区域百米级、全球公里级分辨率的天气与气候一体化预报。其核心原理是通过观测和数据同化获取当前大气状态，再利用物理方程进行数值求解，从而推演未来天气变化。高分辨率意味着更精细的天气刻画能力，但同时也带来计算量的指数级增长。此次突破将全球5公里分辨率的10天预报计算时间压缩至1小时内，为气象业务化应用提供了重要支撑。
实现这一目标需要攻克四大技术难题：首先，该成果提前验证了“十五五”规划中提出的全球5公里分辨率目标；其次，我国预报系统分辨率从上一代的12.5公里提升至5公里，实现从跟跑到并跑的跨越；第三，完成动力、物理、插值等核心模块的全异构化改造，通过OpenACC技术实现“一套代码、双平台运行”；最后，通过系统级优化使计算资源利用率提升10%，通信模块加速3.7倍，I/O性能提升超30%。
高分辨率气象预报面临双重挑战：既要保证计算精度，又要实现高效运行。全球5公里网格意味着每10分钟需处理超过2亿个网格点的数据交换，传统CPU集群难以承受如此巨大的通信和存储压力。研发团队通过算法-软件-硬件深度协同设计，采用国产GPU进行内核优化和显存池技术改造，确保在异构平台上实现零偏差的预报结果。曙光8000超算系统上线仅月余即支撑MCV取得突破，证明国产算力设施具备快速承接科研业务的能力。
在工程迁移方面，团队建立了严格的验证体系，通过单元测试、全模式联调、结果比对和预报绘图四重验证，确保GPU与CPU计算结果完全一致。这种二进制级的一致性核验标准远高于行业常规要求，为业务化应用提供了可靠保障。目前，双方已成功完成全球3公里分辨率模拟试验，验证了国产异构算力的扩展潜力，为冲击更高分辨率预报奠定基础。
曙光8000超算系统采用CPU+GPU异构融合架构，不仅支撑气象预报突破，更为科学智能研究提供关键基础设施。该系统已适配近200项行业应用和500余个主流大模型，覆盖蛋白质折叠、水分子动力学、湍流模拟等30多个科研领域。今年7月，该系统助力科研团队实现全球首个“万亿原子”分子动力学模拟，运算速度较国际同类方案提升100倍，较戈登贝尔奖获奖方案提速千倍，刷新多尺度模拟世界纪录。
异构计算能力正在成为科学智能（AI4S）发展的核心驱动力。通过将高精度数值模拟与AI训练推理融合在同一计算平台，科研人员能够更专注于科学问题本身。曙光8000的开放架构设计，使模拟、训练、推理和工业仿真得以协同运行，为气象AI、物理与数据双驱研究等前沿领域提供强大算力支持。这种系统级能力在应对复杂科学计算挑战时，展现出独特的优势和潜力。
