近日，中國科學院大氣物理研究所、嶗山實驗室和中國科學院計算機網絡信息中心等單位聯合攻關，成功構建全球首個水平分辨率達1公里的全球海洋環流模式LICOMK++，在跨異構超算平臺實現全球公里級氣候海洋模擬的性能可移植與科學試驗雙重突破。

海洋是地球氣候系統中重要的能量和碳匯調節器，吸收了超過90%的全球變暖所帶來的新增熱量以及30%以上的人為二氧化碳排放。近年來，隨著極端氣候事件頻發，對海洋中渦旋、鋒面等中小尺度過程的模擬和理解，成為提高氣候預測精度的關鍵。

此次構建的LICOMK++模式，將全球海洋模擬分辨率提升至1公里，能夠直接模擬海洋中的亞中尺度過程，相當于在全球“海洋地圖”上嵌入一副細致入微的“顯微鏡”，可精確捕捉海洋渦旋和鋒面等復雜動力過程。這些精細的海洋動力過程直接影響著全球熱量和物質的輸運與分布，對于理解與預測極端氣象事件具有重要作用。

模式試驗結果顯示，LICOMK++能夠再現多個關鍵海區的中小尺度環流結構，并展現出較強的過程模擬能力。這些過程對全球熱量與物質的輸運分布具有顯著影響，也與海洋熱浪、強臺風、極端降水等事件的發生和強度密切相關。通過這一模式，氣象部門可以獲得更高質量的海洋初始場信息和邊界條件數據，有助于提升全球和區域海洋環境變化氣候預測能力。

全球1公里模擬2016年1月19日的表面海洋動能。受訪者供圖

未來，該模式可通過與地球系統模式的其他模塊耦合，進一步推動對地球多圈層相互作用的全面理解。同時，隨著對高質量數據需求的提升，LICOMK++也可作為“數字孿生海洋”的基礎工具，支持新一代數據驅動型決策系統建設，可在助力全球氣候治理、推進可持續發展等方面發揮科技支撐作用。

目前，該研究成果已獲得中國計算機學會HPC China 2024超算年度最佳應用獎，并入圍世界高性能超算應用領域最高獎——戈登·貝爾氣候建模獎，是2024年全球僅有的三個入圍成果之一。