随着生态环境大数据建设的深入发展，各级生态环境部门对高性能计算资源的需求迅速增加，以环境空气质量预报为代表的信息系统迫切需要拓展算力和存储空间。中国(山东)自贸试验区济南片区充分利用济南超算科技园高性能计算与存储能力，推动国家环境空气质量数值预报系统成功迁移至济南超算科技园，同步汇聚全国生态环境监测大数据资源，建成了国家生态环境监测大数据超算云中心(以下简称超算云中心)，为打赢污染防治攻坚战提供了稳定的高性能算力支持。( K8 H5 O, O1 V& k1 `' o; y# a
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8 J# N/ g+ W2 u4 ]一、主要做法
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签订两级战略合作框架协议，保障超算云中心建设落地
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为推进超算云中心建设，2020年，山东省政府与生态环境部签订战略合作框架协议，明确共建国家生态环境大数据平台等合作内容。同年，济南市政府与中国环境监测总站签订战略合作框架协议，明确提出共同建设国家生态环境监测大数据超算云中心。两份协议的签署，为部、省、市三级共同推进超算云中心建设提供遵循和保障。2020年9月，济南市政府与中国环境监测总站共同成立战略合作工作组，协调推进协议落实和超算云中心建设。
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: Y; y7 P7 d3 L制定完备技术方案，开展技术测试和试验
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济南市建立专门的科研技术团队，全方位对接中国环境监测总站业务拓展和科研需求，制定数据移植、计算、备份、传输等各项技术应对方案，优先保障中国环境监测总站需要的计算能力和存储能力。通过将济南市环境空气质量多模式预报系统和大气污染防治决策支持系统部署到济南超算科技园，开展运行技术测试和试验，为后续国家环境空气质量预报系统正式移植打好基础，也为超算云中心稳定运行积累经验。( j& @+ A& Z6 C( O7 D: M
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) G& o0 C( X/ R5 C# p拓展业务领域，创新业务联动模式新试点
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1 X4 }" p, X/ w6 R( i' T 超算云中心在支持国家空气质量预测预报、山东省及济南市环境空气质量预测预报业务的技术支持力度的同时，积极探索将水环境质量模拟、人体健康及生态环境风险模拟等领域作为与中国环境监测总站中长期的合作发展方向，形成国家-区域-省-市多个层面业务联动模式的新试点。 `/ |8 m: m/ S5 _
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二、实践效果2 v: ]' z$ z, q6 f3 d" m1 T
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支撑全国空气质量预报预警业务化运行( `( L- I3 k$ A' u) E: I% ^" k
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$ n0 Q% ?& ]* j8 t+ r* i L! N 超算云中心为中国环境监测总站提供了包括252个计算节点，14000多个计算核心，1千万亿字节(P)的高速在线存储，10千万亿字节(P)的对象存储，20余台应用服务器在内的算力资源，支撑了全国空气质量预报业务、全国空气质量预报联网信息发布管理等业务平台的稳定运行。此外，依托超算云中心，中国环境监测总站陆续开展了空气质量常规多模式数值预报、15-45天中长期预报和统计预测预报、国家重点区域气象影响模拟评估和区域污染追因及解析等重点工作，实现了生态环境监测相关数据在济南的异地灾备。% v+ l4 v I) C5 V
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推动济南智慧环保平台顺利运行
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超算云中心为山东省生态环境厅提供了3360多个计算核心，200万亿字节(T)的高速在线存储，10余台应用服务器的算力支撑，支撑山东省空气质量预报预警和综合分析等业务系统运行，服务全省16地市未来24、48小时空气质量指数、空气质量等级、首要污染物等信息的预报，红色预警信息发布和省、市、县统一的生态环境分析等业务。0 r) B& d( M4 _9 w O) T
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依托超算云中心算力支撑，济南市建成智慧环保平台多模式数值预报系统，实现了未来7天空气质量等级及各项污染物数值预报。智慧环保平台作为济南市大气环境监管的智慧大脑，出租车走航监测、企业环保电量监控等各项创新做法在实践中取得了明显成效，先后入选2020年度全国智慧环保创新十大案例、第四届数字中国建设峰会优秀应用案例，获得第一届中国新型智慧城市创新应用大赛智优奖。4 {. ^- Y; x3 c' E0 `
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服务碳监测评估试点工作高效开展+ }9 G7 R+ F% G" w
" r- |$ R7 A; R. s 2021年9月，济南市被国家列为8个碳监测评估综合试点城市之一。依托超算云中心提供的5个计算节点，共286个计算核心的算力支撑，济南市快速建成温室气体在线监测与碳同化反演模式系统，实现温室气体在线监测数据采集、存储、统计分析，同化反演得到优化的温室气体浓度和地面通量数据集，为全市碳达峰、碳中和行动成效科学评估与碳排放核算提供了坚实的基础数据支撑。
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三、下一步工作思路
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一是深化生态环境大数据领域合作。充分发挥济南市在算力、存储方面的优势，完善超算云中心，以智慧生态黄河示范项目建设为契机，推动部省市三级在生态环境监测大数据领域计算、存储、应用等方面的全方位合作。& U: C0 T, L, w( a# L Y* b7 w4 t
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二是大力推动生态环境监测大数据融合应用。积极打通国家、省各类平台与超算云中心的数据壁垒，探索打造创新应用场景，推动生态环境监测大数据融合应用，服务区域环境联防联控和精细化治理。7 j& G$ W4 K) ~# C4 X) K% x0 S) l) `
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