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变革:美国重构数值预报研发体系

已有 3191 次阅读 2020-5-20 22:27 |个人分类:文章|系统分类:海外观察| 数值预报, 研发, 改革, 开放, 共享


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EPIC研讨会于2019年8月在科罗拉多州波尔多召开


最近有朋友从美国发来信息,在美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的协调下,一个面向全社会开放的新机构“地球预测创新中心(EPIC)”的成立已获得批准,并在积极筹建之中,国会通过了今年1500万美元的预算,这显然是落实《2017天气研究与创新法案》的重要举措。

 

2019年9月,我曾在《中国气象报》上发过一篇文章——《美国天气研究与创新法案影响几何?》,其中谈到了美国通过立法的方式在《2017天气研究与创新法案》中确立的一些政策措施和技术目标,如“法案要求NOAA的海洋大气研究办公室(OAR)必须制定一个改进天气预报和大气事件影响评估能力的计划,优先考虑对威胁生命财产的高影响天气做出更加准确、及时、有效的预报预警;要求在实施该计划时要以开放、合作的方式,通过公平竞争让非政府部门参与项目,并得到支持。”“法案要求OAR制定出一个研究与发展及研究向业务转化的计划,目标是恢复和保持美国在数值天气预报技术上的领先优势。”并在文中谈到,“美国的全球预报模式已在第二梯队徘徊多年。美国显然不甘落于人后,一直设法赶超,但未见显著成效。该怎样制定一个有效计划呢?确实有点难,既有技术问题,也有协调管理问题。”

 

关于美国的数值天气预报发展,我曾写过一些文章,如《美国与欧洲数值天气预报比较及对中国的启示》《美国数值天气预报水平缘何落伍》,都谈到了美国作为科技实力超强且是首个成功研发出数值天气预报模式的国家在近20年来国际竞争中所面临的困境,即便是处于第二梯队,也难以位列于前,重要问题之一是开放、合作、协调问题。在这方面欧洲数值天气预报中心(ECMWF)表现出了显著优势,十几个国家形成了合力,在全球数值天气预报领域一枝独秀。

 

EPIC是一个开放型研发中心,尽管NOAA代表政府要承担重要协调责任,但并不直接干预,从中心的运行管理到技术研发,都通过招标方式进行,研究机构、院校、企业都可以参与相关项目的竞标。

EPIC.jpg


 

按照《2017天气研究与创新法案》提出的要求,EPIC的发展目标是要在地球系统模式研发中获得并保持国际领先水平,具体的做法包括:充分利用NOAA和与气象相关部门的现有资源来改进数值预报;为科学家和工程师的充分合作创造条件;加强NOAA改进天气预报技能的研发能力;开发一个共享模式,包括创新的计算和管理系统;整个系统独立于NOAA现有的业务系统。从以上这几点来看,体现了开放、合作、共享的理念,不但要从组织上着手建立新的机构,且要从技术上实现有助于合作的创新平台,解决长期以来各类资源难以整合的弊端。

 

EPIC是基于目前美国提出的新一代地球系统模式(NGGPS)的发展目标开展研究的,从最基本的短期天气预报到季节、气候预报都将被容纳其中,在统一的动力框架下提出针对不同问题的解决方案,并通过研发实现具体目标。最重要的一个难点任务是要发展一个便于共享开发、各圈层相互耦合的地球模式系统,被称之为统一预报系统(UFS)。要想使参与开发者能够通过各种自己熟悉的方式参与UFS开发,从技术实现上有相当难度。为此NOAA与美国国家大气研究中心(NCAR)签署了协议,共同支持解决UFS共享研发中的基础问题。EPIC最终将向社会提供开放接口,鼓励更多科技力量参与模式的研发和创新,并建立对各种改进或尝试的检验评估方法,以便清晰反映出各种方案是否能产生积极成效。

 

采取这一举措,既是《2017天气研究与创新法案》的要求,也是美国社会各界形成的共识,且符合技术研发的规律。复杂的地球系统预测模式发展,显然已超出了少数人封闭作战的实力范畴,需要创新发展方式,为更多的部门和科技人员的参与创造条件。但从历史沿袭和现实条件看,可以说这又是一个艰难的起步,要想走上正轨,形成良性互动,会有一个不断适应的磨合期,有不少具体问题和难以预料的难点需要解决和克服,或许将经历一个曲折探索的过程。

《中国气象报》原标题:美国重构数值预报研发体系有缘由”


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