地球系统模式三维公共耦合器

信息传输、软件和信息技术服务业

应用技术

新技术

仅限国内转让

地球系统模式中的高效并行算法研究与并行耦合器研制

国家科技计划

独立研究

耦合多圈层的地球系统模式或耦合数值预报模式（统称耦合模式）是地球系统科学和数值预报等领域的基础科学工具。其中，耦合器是一个关键核心部件，支撑着不同分量模式间的相互作用、系统集成与并行积分。 欧美发达国家早在上世纪90年代初就成功研发并应用了耦合器。然而，我国因缺乏自主研发能力而只能一直被欧美耦合器垄断，这严重限制了我国模式的发展。为扭转这一被动局面，该项目从2010年启动了新耦合器C-Coupler的自主研制，成功研发了C-Coupler1和C-Coupler2，取得了如下技术创新： 1）创立了C-Coupler所独有的、同时支持集中式和分离式的耦合架构，克服了欧美耦合器要么是集中式耦合架构、要么是分离式耦合架构的局限性，确保了国产耦合器自主研发的独立性与持续性，提高了其通用性，使其可应用于我国各种耦合模式的研发。 2）设计了有机结合应用程序接口和配置文件的耦合配置接口，并发展了灵活可配置的自动耦合生成技术，打破了欧美耦合器在耦合配置接口和自动耦合生成方面的局限性，简化了用户构建耦合模式或更改耦合配置的工作，确保了国产耦合器的灵活性和易用性明显优于欧美耦合器。 3）建立了动态三维耦合技术，打破了欧美耦合器三维耦合功能不完善或在三维耦合中要求网格保持固定不变的局限性，解决了三维网格垂直坐标值随模式积分动态改变情况下的三维耦合问题，使国产耦合器能用于更为广泛的模式耦合，并使自主研制的数据传递和数据插值这两项基本功能优于欧美耦合器。 4）突破了便捷的增量耦合技术，其不仅能直接耦合分量模式，还能把已使用欧美耦合器的完整耦合模式当作分量模式，便捷实现其与其他分量模式的耦合，从而确保了国产耦合器对欧美耦合器的兼容性，使我国采用了欧美耦合器的耦合模式能在后续发展中平稳过渡到国产耦合器上。 该项目获授权发明专利1项，软件著作权2项；已发表SCI论文5篇（为欧美最具代表性的三个耦合器组同期发表SCI论文的总和）。研制的C-Coupler已应用于国家气象中心、国家气候中心、国家海洋环境预报中心、海军、自然资源部第一海洋研究所、中国科学院大气物理研究所等单位耦合模式的研发。相关科技成果评价意见指出：“C-Coupler2在耦合配置、自动耦合生成、动态三维耦合以及增量耦合等方面的技术性能在国际上处于领先地位，使得我国模式发展打破了必须依赖于国外耦合器的不利局面，对推动我国地球系统科学和相关的业务发展具有重大意义；成果技术达到国际领先水平。” 。