中国科学家近日宣布了一项突破性的成果，他们成功构建了一个前所未有的全球海洋环流模式——LICOMK++。这一模式由中国科学院大气物理研究所、崂山实验室以及中国科学院计算机网络信息中心携手打造，实现了全球首个水平分辨率达到1公里的海洋模拟。
海洋作为地球气候系统的核心组成部分，对全球变暖及人为二氧化碳排放起着至关重要的调节作用。据估计，海洋吸收了超过90%的因全球变暖而产生的新增热量，以及超过30%的人类活动产生的二氧化碳。然而，随着近年来极端气候事件的频繁发生，对海洋中涡旋、锋面等中小尺度过程的深入理解变得尤为重要，这直接关系到气候预测的精确性。
LICOMK++模式的出现，如同一副“显微镜”被嵌入到全球的“海洋地图”中，使得科学家们能够以前所未有的精度捕捉海洋中的复杂动力过程，如涡旋和锋面等。这些精细的海洋动力过程对全球热量和物质的输运与分布具有深远影响，对于预测极端气象事件，如海洋热浪、台风和极端降水等，具有至关重要的意义。
据中国气象部门透露，LICOMK++模式在多个关键海区成功再现了中小尺度环流结构，并展现出了强大的过程模拟能力。这些模拟结果不仅有助于理解全球热量与物质的输运分布，还与海洋热浪、强台风和极端降水等事件的发生和强度密切相关。通过这一模式，气象部门能够获得更加精确的海洋初始场信息和边界条件数据，从而进一步提升全球和区域海洋环境变化的气候预测能力。
LICOMK++模式的成功构建并非易事。研究团队在异构平台性能可移植、大规模并行以及模拟能力方面取得了三大技术突破。在异构平台性能可移植方面，团队以Kokkos为编程框架，通过优化统一内存管理和异构模板编程技术，成功解决了国产异构超算体系结构和编程模型多样性所带来的编程难题，实现了模式编码在多个异构超算平台的性能可移植。
在大规模并行方面，团队通过一系列创新技术，如去除非海洋点、重排网格点技术和区域适应的边界通信算法，以及流水线数据传输技术，成功突破了全球1公里水平分辨率每天1模式年的性能挑战，在多个平台上实现了全球1公里整机并行效率超过50%的佳绩。
在模拟能力方面，LICOMK++模式实现了全球1公里水平分辨率的海洋环流真实模拟，在表达海洋中尺度至亚中尺度过程以及刻画复杂海陆地形对海流的效应方面实现了质的飞跃。这一模式的成功构建，不仅标志着中国在海洋模拟领域取得了重大进展，也为全球气候研究和预测提供了新的有力工具。
