12月22日早上，大家都在談?wù)摰脑掝}，除了霧霾，還是霧霾。因?yàn)槲磥韼滋?，北京又將遭遇?yán)重霧霾，氣象臺(tái)已經(jīng)發(fā)出紅色預(yù)警!我們擔(dān)憂、抱怨、甚至恐慌，未來到底該怎么辦?在這個(gè)超級(jí)復(fù)雜的大命題里，似乎誰都能批判幾句。但大氣污染非朝夕所致，也非朝夕得解。

這并不表示我們對(duì)霧霾什么都不能做。至少，我們知道在出門前查一下PM2.5的數(shù)值如何，決定是否要帶口罩，是否取消跑步、是否要讓孩子待在家里……。這說明，大氣污染的數(shù)值依據(jù)對(duì)我們的生活很有參考價(jià)值。那么，大氣污染的成因，污染物來源，如何預(yù)測(cè)、控制和治理，國(guó)家相關(guān)部門也需要更加精細(xì)的依據(jù)。

作為中國(guó)研究大氣科學(xué)的最高學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所(簡(jiǎn)稱中科院大氣所)，其自主研發(fā)的嵌套網(wǎng)格空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)(NAQPMS)，利用基于英特爾架構(gòu)的高性能計(jì)算集群，可以實(shí)現(xiàn)中國(guó)及主要城市地區(qū)未來七天的空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)，并通過污染傳輸數(shù)值模擬來定量解析大氣污染來源。

日前，嵌套網(wǎng)格空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)(NAQPMS)的主要研發(fā)人員之一，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所大氣邊界層物理與大氣化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員 唐曉博士，在廈門接受了賽迪網(wǎng)的專訪。

談起大氣污染預(yù)測(cè)，唐曉認(rèn)為厘清大氣污染時(shí)空演變規(guī)律與形成機(jī)理是大氣污染防控和預(yù)測(cè)的前提，先進(jìn)數(shù)值模式是支撐大氣污染模擬與預(yù)測(cè)的核心研究工具，但要實(shí)現(xiàn)大氣污染的精細(xì)化模擬與預(yù)測(cè)其實(shí)并不容易。

早在1997年，中科院大氣所就建立了“城市空氣質(zhì)量數(shù)值預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了天津、沈陽等地一次污染物的數(shù)值預(yù)報(bào)。隨著時(shí)間推移以及我國(guó)大氣污染排放格局的變化，我國(guó)大氣污染已由之前的煤煙型污染為主，轉(zhuǎn)變?yōu)橐猿粞鹾蚉M2.5為典型代表的大氣復(fù)合污染，一次污染物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)也發(fā)展成二次污染物，這些污染物排放量，它們之間的化學(xué)演變規(guī)律、當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件等等都要加入到預(yù)報(bào)中。其過程復(fù)雜，計(jì)算量巨大，因此需要高性能計(jì)算來解決。

而以東亞45km、全國(guó)15km、京津冀5km為例，對(duì)超過100多種大氣化學(xué)成分的濃度及其他氣象要素進(jìn)行分析，平均每日需要計(jì)算的數(shù)量約300GB，沒有高性能計(jì)算技術(shù)的支持，這樣規(guī)模的計(jì)算量是無法想象的。

正像我們前面提到的，精細(xì)化模擬大氣污染是非常困難的。為了讓預(yù)報(bào)更加準(zhǔn)確，中科院大氣所的這套預(yù)報(bào)系統(tǒng)需要不斷增加數(shù)據(jù)采集來源和模擬更豐富的物理化學(xué)反應(yīng)過程，這些都離不開軟硬件協(xié)同提供計(jì)算支持。

目前，英特爾、曙光已與中科院大氣所研發(fā)團(tuán)隊(duì)開始了緊密的合作，針對(duì)新一代英特爾至強(qiáng)處理器E5系列和英特爾至強(qiáng)融合協(xié)處理器平臺(tái)進(jìn)行并行軟件優(yōu)化，進(jìn)一步提高軟件系統(tǒng)的模擬速度，不斷提高業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)及相關(guān)科學(xué)模擬的模擬精度、模擬規(guī)模、模擬速度。

一系列的高科技算法，都是為了確保大氣污染預(yù)測(cè)、控制乃至治理有可靠、準(zhǔn)確的依據(jù)。我們希望非朝夕可解的霧霾問題能“加速”解決，讓“APEC藍(lán)”、“閱兵藍(lán)”不再是稀罕詞兒。