中国科大在新一代神威超级计算机上首次实现地球系统跨圈层相互作用的超大规模模拟

2023年11月，美国计算机学会（ACM）将在丹佛举行的 SC23 大会上隆重颁发首届ACM 戈登•贝尔奖气候建模奖（Gordon Bell Prize for Climate Modelling）。该奖项从 2023 年开始，将连续十年每年颁发一次，旨在表彰并行计算方法和技术的创新对解决全球气候危机所做的贡献。

中国科大在新一代神威超级计算机上的应用成果 “Establishing a Modeling System in 3-km Horizontal Resolution for Global Atmospheric Circulation Triggered by Submarine Volcanic Eruptions with 400 Billion Smoothed Particle Hydrodynamics”获得首届戈登•贝尔气候建模奖提名。获得提名的研究工作是根据研究团队将高性能计算技术应用于气候建模，对气候建模及其相关领域，以及对更广泛的社会所产生的影响和潜在影响选出。该奖项特别关注于计算方法的创新所带来的模拟性能提升，以及研究团队增进对地球气候系统的理解所做出的杰出贡献。
本次入围首届戈登•贝尔气候建模奖提名的三项成果分别来自中国、美国和日本的研究团队。其他两项研究成果也都展现了高性能计算在气候建模领域的巨大应用潜力。美国能源部E3SM项目团队联合多个国家实验室开发了新型大气模型SCREAM,能够利用不同硬件平台进行高效、高分辨率的局地极端天气模拟。日本理化学研究所（RIKEN)“大数据同化”项目实现了每30秒更新一次、百米级分辨率的实时暴雨预报,在2021年东京奥运会上展示了强大的预报能力。三项成果都代表了利用各自国家最顶尖的超级计算平台进行气候建模的最新进展,对提高天气预报精度和深入理解气候系统变化具有重要意义。入围的三支团队受邀于今年11月在美国丹佛举行的国际高性能计算大会SC23上作大会特邀报告，最终获奖者也将在大会上公布。
本研究由来自中国科大、崂山实验室和国家并行计算机工程技术研究中心的研究人员，组成了高性能计算与工程力学、大气物理、固体地球物理、海洋物理多学科交叉协作研究团队，充分发挥多学科交叉的优势。其中，中国科大计算机科学与技术学院安虹教授团队负责大规模并行算法、软件架构设计及性能优化；地球和空间科学学院赵纯教授团队负责高分辨率大气物理和化学算法及模拟，胡岩教授团队负责海底火山构造及喷发模型构建；工程科学学院黄生洪研究员和罗喜胜教授团队负责海底火山喷发的多介质、多动力学过程光滑粒子动力学算法及模拟。
安虹教授和赵纯教授为本论文的共同通讯作者，黄生洪研究员、陈俊仕副研究员和博士生张子豫为共同第一作者，博士生王展铭、顾俊、郝晓宇、陈龙奎、罗一凡、王志浩等参与解决了一系列关键技术问题。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科大“双一流工程”研究基金等项目的共同资助。同时，青岛国实科技集团有限公司、中国科大超算中心等单位为本项目研究提供了超算资源的支持。