地球系统数值预报模式的攻关历程与技术突破

中国气象局地球系统数值预报中心研发团队历时十多年攻关，成功研发出我国自主可控的数值预报模式。文章梳理了团队在数据同化、多圈层耦合以及算力革新等核心技术瓶颈上的突破，实现了从跟跑到并跑的跨越，并推动气象预报迈向物理与人工智能双驱动的新阶段。

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气象预报不是简单的夜观天象，而是一场数字世界里的地球模拟战。中国气象局地球系统数值预报中心研发的地球系统数值预报模式，正是给地球量身打造的数字孪生超级模拟器。它通过将大气、海洋、陆地等圈层划分网格，依据物理定律和超级计算推演未来天气。过去，气象事业芯片的核心技术长期被欧美发达国家垄断，如今我国科研团队历时十多年成功攻克这一难关，实现从跟跑到并跑的跨越。

在数据同化方面，团队通过引入集合四维变分同化技术，并跨界借鉴信号处理领域的谱滤波和小波阈值去噪方法，成功消除了海量误差带来的噪声，锁定了真实信号。这不仅延长了北半球可用预报时效，也让台风路径预报误差大幅减少。与此同时，团队还通过超椭球模型精准捕捉非球形粒子的散射特性，在全球首次实现气象与黑碳气溶胶的强耦合四维变分同化，打通了气象预报的多圈层耦合经脉。

面对海量数据带来的算力挑战，团队展开了计算范式的革新。他们将模式代码中大量的条件判断逻辑改写成连续的数学函数，使其能够适配GPU大规模并行计算架构。这种将物理模型转化为GPU友好张量计算的做法，不仅提升了运算速度，还推倒了物理模型与AI模型之间的壁垒，使系统实现了物理与人工智能的双驱动计算范式，让未来的气象预报跑得更快、算得更准。

参考来源：中新网滚动热点（来源发布于 2026-10-29）。本文根据公开资料整理，结合相关背景提供阅读与观察。