近日，中國科學技術大學大氣科學先進計算實驗室趙純教授團隊與先進計算機係統結構實驗室安虹教授團隊利用基於國產新一代神威超算構建的全球對流解析模式，將2021年“煙花”台風120小時軌跡預報誤差降低在100公裏內，並結合靈活的變分辨率模擬揭秘複雜台風軌跡精準預測方法，實現計算效率與預測精度的雙重優化。研究成果以“Pronounced advance on typhoon track forecast with global convection-permitting model”為題發表於國際知名學術期刊《Science Bulletin》。
圖1. 全球對流解析模式對台風軌跡預報的改進
全球氣候變化背景下，準確預測台風路徑對於減輕災害風險至關重要，但近年來的進步趨於平緩，引發了關於台風路徑可預測性是否已達到極限的討論。中國科學技術大學、南京信息工程大學和中國科學院大氣物理研究所研究人員通過使用全球對流解析模型（全球3公裏水平分辨率），取得了重大突破。他們的研究聚焦2021年的台風“煙花”，在120小時的預報時段內，將路徑誤差降低到100公裏以內，達到前所未有的精度。值得注意的是，該模型成功預測了台風“煙花”的突然路徑變化及雙重登陸位置，表現優於當前的業務預報（圖1）。 研究團隊進一步開發了一種創新的可變網格細化策略，通過針對影響台風運動的關鍵天氣係統，在計算需求與精度之間實現了平衡。與全球對流解析模型相比，這種方法在保持相近精度的同時，計算成本降低了90%以上（圖2），並擴展應用於曆史上其他十個台風案例軌跡預測中，取得顯著的改進效果。這些成果標誌著台風預測可能進入了一個新時代，利用對流解析分辨率結合適應性網格細化策略，可以在最小計算負擔下提升災害準備和響應能力。研究團隊計劃進一步在不同海域驗證其方法，深入理解並改進模型物理機製，以擴大其在全球範圍內的應用。
圖 2. 加密關鍵天氣係統助力台風軌跡預報的改進
本研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項、安徽省自然科學基金以及中國科學技術大學“雙一流”研究資金等項目的共同資助。同時，中國科學技術大學高性能計算中心、青島超算中心提供了高性能計算支持。我院安虹教授為共同通訊作者。
論文鏈接：Pronounced advance on typhoon track forecast with global convection-permitting model - ScienceDirect
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