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（29日）正式发布，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。

记者了解到，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，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。

2021—2030年是联合国“海洋科学促进可持续发展十年”，6大战略目标中，4个与海洋观测预报紧密相关。海洋数值模式是研究海洋、开发海洋、保护海洋，开展全球气候变化研究的基础性工具。在海洋科学领域，模式的重要性好比计算机“芯片”。但现实是，国内大部分海洋研究机构，海洋预报业务单位使用的都是来自欧美模式，缺少拥有完全自主可控的“中国芯”，是我国海洋预报面临的重要短板。

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先进水平，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。

自然资源部海洋灾害预报技术研究重点实验室副研究员张宇解读称，就像天气预报一样，天气预报预报气温、风，还有下雨、降雪等等，海洋里面它也有很多东西需要预报，比如海水的温度，海水的盐度，海水的流动速度和流动的方向等等，这些都是需要预报的，包括还有南北极的海冰，或者冬天我们国家渤海也会有海冰，这也是需要预报的。当然更高级的一般还有海水里面的叶绿素等等营养物质，它们的运送在哪分布，这就是海洋模式需要干的事情。

“妈祖”模式相比国外主流海洋环流模式，在以下几方面具有显著优势：一是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。此外，该模式采用水平网格降维、图虚拟拓扑分区、异步I/O等新技术手段，大大提升了模型运算速度，比国际主流全球业务化系统缩短了40%以上的运行时间。2021年10月，该模式在全国并行计算挑战赛中获得第二名的好成绩。

二是具备“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，具备对海量数据进行快速计算能力。

据悉，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在国际上处于“领跑”地位。

文/北京青年报记者 李岩
编辑/马晓晴
校对/成岗强