近日，在中国计算机学会（CCF）主办的第21届全国高性能计算学术年会上，中心参与完成的工作《Kilometer-Scale AI-Powered and Performance-Portable Earth System Model (AP3ESM) to Achieve Year-Scale Simulation Speed on Heterogeneous Supercomputers》获“超算年度最佳应用”奖，并入围2025年戈登·贝尔气候建模奖。
本项工作基于我国自主研发的全球大气环流模式(GRIST)和全球气候海洋模式(LICOM)，构建起超高分辨率地球系统模式AP3ESM。该模式涵盖大气、陆面、海洋和海冰四大分量，其中大气和海洋模式分量的模式分辨率均可达1公里。研发过程中，模式采用了人工智能增强的物理参数化、混合精度计算、自适应并行算法等先进优化技术。使用Kokkos和OpenMP实现性能可移植特性，使该模式能够在“东方”及“神威·海洋之光”两个国产异构系统上高效运行，同时实现了最低的开发成本。
在神威·海洋之光系统上，3km分辨率大气和2km分辨率海洋模式耦合的地球系统模式（简称“3v2模式”）可扩展至接近4000万核心的规模，模式的峰值速度达到每天1.01模拟年，其规模与速度均远超现有的SOTA水平。3v2模式的后报实验成功再现了2023年超级台风“杜苏芮”的生成演变过程，及其在中国各地引发的极端降雨现象。
参与该项工作的单位包括崂山实验室、中国科学院大气物理研究所、中国科学院计算机网络信息中心、航天宏图信息技术股份有限公司、青岛国实集团、山东大学、南京信息工程大学、山东师范大学、中国地质大学（北京）、清华大学、无锡超算、鹏城实验室。中心姜金荣研究员为共同通信作者，迟学斌研究员、韦俊林博士生参与相关工作。
该成果得到国家自然科学基金(92358302)、国家重点研发计划(2022YFC3104802)、中国科学院先导专项(XDB0500303, XDB0500101)等项目资助，同时获得“神威·海洋之光”、“东方”超级计算系统、地球系统数值模拟装置等超算平台的鼎力支持。
耦合模式的计算规模和速度现状
（a）3v2的AP3ESM模拟的大气降水和海表流速，方框标记出来的是超强台风“杜苏芮”；（b）1km的GRIST模拟的总云量；（c）1km的LICOM模拟的海表动能。
相关成果:
Kai Xu, Maoxue Yu, Yuhu Chen, Jie Gao, Shuang Wang, Jiaying Song, Xiaohui Duan, Junlin Wei, Jiangfeng Yu, Hailong Liu∗, Jinrong Jiang∗, Yi Zhang∗, Pengfei Lin∗, Tianyi Wang, Pengfei Wang, Weipeng Zheng, Jingwei Xie, Jiakang Zhang, Zilu Liu, Xiaoyu Jin, Jilin Wei, Qixin Chang, Qingxia Lin, Yanzhi Zhou, Yiwen Li, Weiguo Liu, Wei Xue, Haohuan Fu, Yue Yu, Xuebin Chi, Lixin Wu. 2025, Kilometer-Scale AI-Powered and Performance-Portable Earth System Model (AP3ESM) to Achieve Year-Scale Simulation Speed on Heterogeneous Supercomputers. SC25: International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis (CCF-A), Accepted.
责任编辑：郎杨琴