前述研究基于新一代国产神威超算平台，研发了包含大气成份演变过程的全球高分辨率非静力平衡大气数值模式iAMAS，在大规模数据读写速度、并行计算效率、规模可扩展性、运行时效性等多个方面填补了国内外大气数值模拟的空白。
国产神威超级计算机
团队根据新一代神威超级计算机通信系统和文件系统的特点，通过重构数据读写策略充分利用了系统提供的读写带宽、释放文件系统性能，解决严重影响iAMAS模拟可扩展性的读写瓶颈。同时，全面优化从系统到芯片各层次的并行计算方法，充分发挥新一代申威异构众核处理器芯片架构的计算特点，实现了进程级、线程级和数据级三个层次的并行，大幅提升了大气物理-化学全耦合数值模拟的并行计算效率。
最终，团队将数值模拟的试验规模扩展到近4000万处理器核（约60万核组）时，并行效率仍保持在76.2%，在频繁的大规模数据读写的情景下实现了每小时模拟0.82天的速度，首次实现了全球3公里大气物理-气溶胶耦合的高效数值模拟试验。
这项研究初步揭示了全球高分辨率大气物理-化学耦合模拟可以显著改善极端天气事件预报的准确性，展现出高空间分辨率和耦合化学反馈效应对于数值天气和空气质量预报的重要意义，对预报极端、高影响天气和大气污染事件具有重要应用前景。
未来，团队计划进一步优化前述大气模式，提高其计算效率和稳定性，并将其耦合进高分辨率地球系统模式，从而开展长期的高分辨率气候模拟试验，探究气候变化规律及对人类的影响，将有助于实现我国“双碳”战略。
图片来自NASA
此外，全球高分辨率大气物理-化学耦合模拟同样适用于研究行星大气成份的演变规律。团队也将在前述研究基础上，发展行星高分辨率大气模式，有助于我国的深空探测计划和科学研究。
论文共同通讯作者为中科大教授赵纯和安虹，共同第一作者为硕士研究生顾俊、方涛，博士研究生冯家望、郝晓宇。前述研究获得国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学技术大学“双一流工程”研究基金、中科院战略重点研究计划等项目的共同资助。同时，青岛海洋科学与技术试点国家实验室、中国科学技术大学超算中心、国家超级计算无锡中心、国家超级计算济南中心、国家超级计算广州中心等单位提供了超算资源的支持。