IT与气象的辉煌交响
综合报道
6月，我国的“LASG气候系统模式”首获2003年度计算机世界最高奖──21世纪成就奖。消息传来，我国IT业界为之一振。“这不仅是重点实验室的光荣，大气所的光荣，也为科学院赢得了荣誉。”中科院院长路甬祥在贺信中如是说。
首捧IT奥斯卡
6月3日，华盛顿，美国国家建筑博物馆。一个令中国人振奋的消息从这里传出：中国的“LASG气候系统模式”获得了被称为世界IT奥斯卡的2003年度计算机世界的最高奖──21世纪成就奖(科学类)。
这是中国人首次荣获这一殊荣。
“LASG气候系统模式”，是对气候数据进行计算分析的一种大型软件。它是由中科院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(简称LASG)研制的。
6月17日下午，记者来到位于北京德胜门外祁家豁子的大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室。实验室主任王斌告诉记者，实验室原本并没有太重视这个奖项，但外界的反应却出乎意料的热烈。而这种重视可能成为中国“气候系统模式”研究快速发展的契机。
计算机世界荣誉奖号称世界IT业的奥斯卡。这不但是因为它的评选方式与奥斯卡奖颇为相似：奖项分为商业、教育、环境、医药、科学、交通等10大类，候选者由委员会成员提名，层层筛选；更因为它在世界IT业中的作用与奥斯卡在电影界中的作用不相上下。被提名者都是能对社会和IT业产生革命性影响的项目，最终由来自世界一流IT企业的100名总裁、CEO等组成的主席委员会层层筛选，每个类别只评选出一项大奖。
计算机世界荣誉奖评选15年来，获得科学类大奖的，除了一次例外，都是美国的科研机构和高校。今年角逐这一奖项的，有来自全球的400多个参评项目，其中包括美国著名的匹兹堡巨型计算机中心、俄罗斯科学院等强有力的竞争者。而“LASG气候系统模式”最终力挫群雄，这不仅是中国，也是发展中国家首次荣获这项大奖。
走进LASG
作为一个气象研究项目，“LASG气候系统模式”如何在世界IT业大奖的评选中过五关斩六将？当记者提出这个疑问，王斌主任忍不住笑了起来：“很多人都以为气象和IT是不相干的，实际上，‘LASG气象系统模式’是最典型、规模最大的IT应用项目。气候系统模式就是通过数学公式来精确表达所有的气候系统各种子过程及它们之间复杂的相互作用。就是用计算机来对气候数据进行计算、分析的一种大型软件。”
王斌告诉记者，气候灾害每年给中国带来600亿～1800亿元人民币的经济损失。因此，长期以来，了解并预测气候的变异就成为气象科技工作者们面临的最大课题。而“LASG气候系统模式”就是LASG在这个领域的努力。
通过“LASG气候系统模式”，计算机能够很方便地锁定一种或几种引起气候变化的因子，进行分析，研究气候变化的规律；同时，这一系统还能再现过去100年间人类观察到的气候变化，定量评估各种因素对于气候变化的影响。在此基础上帮助研究人员做出跨季度、甚至是跨年度的气候预测。
在记者采访的同时，实验室的研究人员正在各自的电脑前紧张地工作。王斌告诉记者：每天采集自世界各地的数据通过网络传输到LASG本部，各研究人员从各自的电脑向一楼机房的超级计算机发送数据与计算指令。目前，这个系统不但可以预测未来50年、100年气候的变化趋势，也可以对未来3个月、1年的气候情况进行比较准确的预报。运算结果除了作基础研究用，还提供给气象部门和其他决策部门作参考。
气象研究的助推器
目前，信息科技已经成为气象研究快速发展的重要支柱。王斌告诉记者，每天实验室都要处理大量的数据，仅卫星观测的数据就达到10000TB以上。要处理如此海量的数据，如果没有大型计算机做工具，实在让人无法想像。
事实也是如此。LASG的成长过程，也伴随着对计算能力需求的不断增长。1985年，实验室成立之初，各方面条件都很艰苦。第一任室主任曾庆存院士斩钉截铁地抛出了一句话：“即使卖掉裤子也要买计算机！”时间过去了18年，实验室的条件已经是今非昔比了，但这句话却还回响在王斌们的耳边。
王斌笑着说，正是由于这句话，实验室的计算机已经换了4代。第一代计算机他没有见过，只是听师长们说很简陋；1992年，实验室换了CONVEX向量计算机；1997年，又改用了有20个处理器的SGI Origin 2000，它的到来，可以说是实验室在计算能力方面的一次革命。正是这台计算机，使垂直方向的分辨率从2层提高到9层──这对于经常要观测和处理卫星云图等各种气象图像的实验室，是非常必要的。实验室现在使用的计算机是去年年底购买的联想升腾1800电脑。这台超级计算机有256个处理器，能提供峰值每秒6000亿次的计算能力。它的到来，使得垂直方向的分辨率达到了26层，而水平方向的观测能力从原来的每500公里一个点发展到200公里一个点。
但这样的计算能力也还是不够，讲到这里，王斌忍不住有些遗憾。也正是由于这方面的限制，目前对于未来一年的气候预报，准确率还只能达到70%左右。
而“LASG气候系统模式”在这个领域也有大的突破，实验室的科学家们最先提出了“非线性最优扰动”最优化问题的新概念和数值计算中的算不准原理。同时，为解决数值模式中气象资料的同化问题，在国际上第一个建成了GPS“射线试射法”切线性模式和伴随模式，首次将辛格式应用于GPS射线轨迹方程的求解，极大地减少了原本庞大的计算工作量。通过这套系统，升腾1800的计算能力比原来提高100倍，这也是它能获得21世纪成就奖的主要原因。
这是LASG借助信息科技创造出来的辉煌，而这仅仅是中国气象研究一个新的起点。正如路甬祥院长在贺信中所说的那样：坚持面向世界科学前沿，将信息科技、数学和计算方法与大气和环境科学研究紧密地结合起来，必将使中国气象业百尺竿头、更进一步。