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2020年6月22日，欧洲中期天气预报中心（ECMWF）与美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）科学家合作研究团队，完成了世界上首个以1 km网格间距运行的季节尺度全球大气模拟。研究团队利用ECMWF集成预报系统（IFS）完成了此次模拟，模拟在世界上最快的计算机（截至2019年11月）——橡树岭国家实验室的超级计算机“顶点”（Summit）上运行。
目前，ECMWF的业务数值天气预报（NWP）在9 km网格间距上运行，此次在1 km网格间距上实现的模拟数据为评估业务数值天气预报的优缺点提供参考。这些数据将为未来卫星任务的规划提供支持，因为新的卫星工具可以用于全球大气模拟的评估。1 km网格间距上的模拟可以被看作地球的“数字孪生”原型。模拟结果表明，在1 km的平均网格间距下，持续改进的IFS静力数值天气预报模式表现良好。这似乎挑战了动力气象学中在1 km分辨率级别上将需要非静力方程这一普遍观点，此次运行结果为衡量未来的非静力模拟提供了基准。
尽管ECMWF的IFS已经积累了40多年的数值天气预报经验，但模拟仍然面临着未知领域。障碍包括模式能否在一个季节内保持稳定，是否存在显式解析对流或者因陡峭地形而出现的问题。在9 km网格间距下模拟的喜马拉雅山脉高度达到约6000 m，而在1 km网格间距下利用IFS可将此高度精确到8172 m。尽管与实际情况还存在一点误差，但是已经非常接近。
通过深对流和地形的解析反馈以及相关的罗斯贝波和惯性重力波，以1 km网格间距对地球大气进行的模拟，能够逼真地模拟出全球平均环流并改善平流层的表达。模拟结果还首次提供了极端天气的直接指示，例如发生龙卷风的可能性。研究得到的参考数据集将直接支持模式的开发工作，并有助于估算未来观测系统的影响。研究人员发现，在1 km网格间距的模拟（显式深对流）和9 km网格间距的模拟（参数化的深对流）中，全球能量再分布是相似的。值得注意的是，如果以较粗的分辨率不进行深对流参数化，将无法得到这些特征。
转载本文请注明来源及作者：中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2020年第14期，刘燕飞 编译。
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