提高天氣預(yù)報(bào)能力對(duì)于科學(xué)和計(jì)算都充滿了挑戰(zhàn)。自1950年以來，超級(jí)計(jì)算在天氣預(yù)報(bào)模型方面扮演著重要的角色，仍然被如今的天氣預(yù)報(bào)所沿用。不斷提升的計(jì)算能力，讓科學(xué)家和預(yù)報(bào)人員能夠以較之以往更快的速度取得結(jié)果，并對(duì)日益復(fù)雜氣象和特殊預(yù)報(bào)需求給予響應(yīng)。

大數(shù)據(jù)天氣預(yù)報(bào)

超級(jí)計(jì)算機(jī)、大數(shù)據(jù)應(yīng)用將能夠滿足未來氣象預(yù)報(bào)在三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的需求：

管理和利用龐大數(shù)據(jù)集

環(huán)境數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量和多樣性將以指數(shù)形式成倍增加，將對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施傳、管理和存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)提出極大的需求，也要求更大計(jì)算能力模擬使用它。這也為公立和私營機(jī)構(gòu)研究人員專業(yè)化服務(wù)提供了新機(jī)遇。一個(gè)例子是利用新的觀測(cè)源，例如放置在汽車重傳感器。想象一下，成千上萬傳感器在市區(qū)提供實(shí)時(shí)的氣象信息，天氣預(yù)測(cè)模型通過數(shù)據(jù)海嘯的處理，用于對(duì)傳統(tǒng)的基于物理學(xué)的模擬方法進(jìn)行加強(qiáng)。

提高模型的分辨率

高分辨率模型是一個(gè)關(guān)鍵因素，它以更好地評(píng)估長期氣候系統(tǒng)狀態(tài)，提高氣象預(yù)報(bào)能力，特別是對(duì)災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)能力。美國國家大氣研究中心和伊利諾伊大學(xué)的研究人員使用藍(lán)水(Blue Waters)超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)于桑迪(Sandy)颶風(fēng)的模擬，已經(jīng)提高到500米分辨率，相當(dāng)于幾個(gè)街區(qū)的預(yù)報(bào)。

解決技術(shù)障礙

鑒于天氣建模和分析變得更加數(shù)據(jù)密集型，需要更大計(jì)算能力，究人員必須更加關(guān)注性能瓶頸，如內(nèi)存、I / O、互連延遲和帶寬。天氣模擬需要成千上萬微處理器并行運(yùn)算，突破硬件和軟件的可擴(kuò)展性限制。此外，可擴(kuò)展的操作系統(tǒng)、編譯器和應(yīng)用程序庫正在發(fā)揮作用。最終，底層技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施必須緊密集成，支持模擬和分析工作流程。

基礎(chǔ)設(shè)施提供模擬和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的分析能力，支持常規(guī)高分辨率天氣預(yù)測(cè)，推動(dòng)專業(yè)氣象服務(wù)。未來氣象預(yù)報(bào)所需要能力，我們甚至不能想象：是從64年前什么時(shí)候開始預(yù)測(cè)天氣的。超級(jí)計(jì)算機(jī)創(chuàng)新至今跟上了社會(huì)發(fā)展的需求，而且它有望在未來幾年內(nèi)提供新的解決方案。