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国家气象中心数据同化创新团队带头人张林:积累比论文永恒 执着比飞跃更远 来源:中国气象报社 日期:2021年03月11日08:03

  张林跟别人介绍自己的工作,有时候,不是一两句话就能搞定的容易事儿。

  “你说的这个全球四维变分是什么呢?”

  “就是三维变分+预报模型+切线型模式+伴随模式。”

  “那三维变分是什么……切线型模式、伴随模式呢?”

  “确定要深入讲吗?切线型模式就是用线性的模拟来无限逼近预报模式,伴随模式是基于切线性模式严格一一对应的。”

  要是“凑巧”时间充足,解释的过程便很有一种“一生二、二生三、三生万物”的气势。要是情况紧迫,倒也可“万物合一”——“现在预报天气不是要参考那个‘数值模式’嘛,我们这十几个人就是为模式观测资料同化写算法的。”

  像张林一样给资料同化写算法的人在很多国家都有。但只有欧洲、中国、日本等6个国家和区域的技术团队成功写出了代表最先进技术的“四维变分同化”——

  如翻看“团队日志”,我们可以看到:2001年中国气象局开始自主研发数值天气预报系统GRAPES,2006年GRAPES区域模式业务运行,2016年全球模式业务运行……而作为其中四维变分团队核心成员,有张林“打卡记录”的那本小小的“日志”也在一张张快速向前翻动:6年时间建立和改进GRAPES区域四维变分同化系统,4年时间建立和改进GRAPES全球4D-Var同化系统,一直不会停下优化、改进、提高分析质量……

  不过比谈成绩更能调动张林情绪的,是对一次次“研发”“建立”的解构:在他们这个数据同化的“小宇宙”,得常常顶着一些看似矛盾却可以完美自洽的的法则——

  在数值预报中心有一组数字,张林在高性能计算机的使用量和代码管理系统的使用次数两个方面都排前列。作为团队核心成员,这不意外;但意外的是,当他听到“连续作战”“持续熬夜”这样打鸡血的词汇时,干脆而坚决地表示反对。

  这种反对,乍一看并没有说服力。因为他“反手”就会在下班后或节假日做试验,“因为平时高性能计算机资源非常紧张”。这当何解?这可能还得从这个年轻的“老革命”刚参加“长征”那会儿说起。

  2004年,张林博士毕业后进入刚成立不久的数值预报中心。面试时,他的“请战宣言”犹在耳边,“我做的就是四维变分同化,如果需要,我想在里面做点贡献。”然而真正上手搭框架、写程序,他才体悟到“该领域在国内尚属空白”的深刻含义:“很多东西,你只看文献、公式是不够的。更重要的是积累,前面有人在做,有体会。”

张林。

  由此,他体悟出了“同化世界”的“第一公理”:垒房子,必须垒完一层才能垒下一层。

  “一口吃不成胖子。”这逐渐成为张林的口头禅,在一个小时的时间里,他可以做到讲起来不重样:比如“想一步登天几乎是不可能的”,再比如“‘老革命’总是会碰到新问题”。带着这样的觉悟,他开始一砖一瓦地“垒房子”。

  因为战略性安排,开始很长一段时间里,四维变分研发团队中只有张林一人。他需要解决不断出现的新问题。不单关注成功,也关注失败。

  这个庞大系统的框架怎么搭建?做出来的全球四维变分同化系统第一次串行版本,做一个试验要十几天,它有可能被压进“一小时”的业务时间要求吗?预报质量怎样进一步提升?张林一边学习基础理论、查资料读文献、请教专家,一边研发调试,解决了这个问题,再解决下一个问题。

  当他坐在电脑面前,由活跃的大脑把一个个复杂的指令传达给手指,再敲入一行行代码的时候,是一个令人兴奋的时刻:四维变分的“房子”,在一砖一瓦地向上垒积。慢慢地,区域系统出来了;再后来,全球系统出来了。

  再回头看,“老革命”这段长达十几年的实践反证了那条“公理”:低效率的熬夜做不出四维变分,但是坚持的奋斗可以。

  对“公理”的深刻体会,也逐渐引申出不少“定理”。比如,对精度的执着。

  “这个伴随模式的精度是项目验收时的一项指标吗?”“可以作为指标,也可以不作指标。”

  但张林和搭档坚持,理论上能达到什么程度,他们就要将它做到什么程度。如果不这样做,“房子”当然还能住,如果哪天散架了,可能连原因也查不出。

  就这样,咬住那些以“万行”来计的源代码,有了后来计算效率非常成功的2.0版伴随模式。

  类似的“定理”还有不少,比如不能拈轻怕重,同等对待改进工作的集成把关和费时费力的代码确认;每年必须要组织同化科的伙伴们将待改进工作都集中在一起,不能让大家手上的版本岔开;在调动积极性和保证公平中寻求平衡,推动工作的持续性和团队的稳定性……

  “科学进步永远不会停止,未来一定会出现更新、更完善的技术体系。”张林说。所以,积累比论文永恒,执着比飞跃更远。

  反对“996”的张林,做好了为之长期“加班”的准备。

  (作者:卢健 责任编辑:张林)



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