近日，中国科学院大气物理研究所海洋模式研发团队（成员包括林鹏飞，郑伟鹏，王鹏飞，魏吉林，于江风，张家康，周彦志，刘海龙）联合崂山实验室、中国科学院计算机网络信息中心等研发团队开展的工作《Kilometer-Scale?AI-Powered and ?Performance-Portable ?Earth ?System ?Model (AP3ESM) to Achieve Year-Scale Simulation Speed on Heterogeneous Supercomputers》入围2025年戈登·贝尔气候建模奖。该项成果在8月15日举行的中国计算机学会（CCF）主办的第21届CCF全国高性能计算学术年会上，获得了CCF HPC China 2025“超算年度最佳应用”奖。
本项工作是基于2024入围戈登·贝尔气候建模奖工作发展的国产超高分辨率全球气候海洋模式(LICOMK++)，耦合了国产超高分辨率全球大气环流模式(GRIST)，构建了公里级的地球系统模式（AP3ESM）。模式采用了Kokkos和OpenMP的性能可移植技术，嵌入人工智能增强的物理参数化、混合精度计算、自适应并行算法等优化技术。在神威·海洋之光系统上，3km大气和2km海洋模式耦合的地球系统模式（3v2）可扩展至接近4000万核心，模式的峰值速度达到每天1.01模拟年（图1）。模拟验证结果发现该模式能够清晰地再现大气、海洋的中小尺度环流特征（图2）。公里级地球系统模式的突破为实现全球天气-气候无缝隙、精细化预报迈出了坚实的一步。
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)、怀柔科学城成果落地项目（Z231100006623004）等项目资助，以及神威海洋之光、东方超算、地球系统数值模拟装置等超算平台的鼎力支持。
图1?耦合模式的计算规模和速度现状
图2（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。
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.
戈登·贝尔（GB）奖是由世界计算机协会（ACM，Association for Computing Machinery）于1987年设立的国际高性能计算应用领域最高奖项，旨在表彰并行计算与高性能计算应用的突破性成果。从 2023 年开始，设立戈登·贝尔气候建模奖，为期十年，以表彰气候科学家和软件工程师的贡献。
CCF?HPC?China年度超算最佳应用奖是中国高性能计算领域最具权威性和影响力的奖项之一，该奖项设立的初衷是表彰国内在超算应用中取得重大创新突破、具备突出科学价值与工程影响力的成果，代表了我国超算应用研究的最高水平。
