2025及未來5年中國大氣環(huán)流演示模型市場調(diào)查、數(shù)據(jù)監(jiān)測研究報(bào)告目錄一、市場發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析 41、20202024年中國大氣環(huán)流演示模型市場回顧 4市場規(guī)模與年均復(fù)合增長率統(tǒng)計(jì) 4主要應(yīng)用領(lǐng)域分布及占比變化 52、2025-2030年市場發(fā)展趨勢預(yù)測 7技術(shù)迭代對市場需求的驅(qū)動(dòng)作用 7政策導(dǎo)向與“雙碳”目標(biāo)下的市場機(jī)遇 9二、核心技術(shù)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析 121、主流大氣環(huán)流演示模型技術(shù)路線對比 12數(shù)值模擬與可視化融合技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 12輔助建模與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型進(jìn)展 132、產(chǎn)品類型與功能細(xì)分 15教學(xué)演示型與科研仿真型產(chǎn)品差異分析 15軟硬件一體化解決方案市場滲透率 16三、產(chǎn)業(yè)鏈與競爭格局分析 191、上游核心組件與數(shù)據(jù)資源供給情況 19氣象傳感器、高性能計(jì)算平臺依賴度分析 19公共氣象數(shù)據(jù)開放政策對模型開發(fā)的影響 202、中下游企業(yè)競爭態(tài)勢 23國內(nèi)主要廠商市場份額與產(chǎn)品布局 23國際品牌在中國市場的戰(zhàn)略動(dòng)向與本地化策略 25四、應(yīng)用領(lǐng)域與用戶需求分析 271、教育科研機(jī)構(gòu)需求特征 27高校與科研院所采購偏好與預(yù)算結(jié)構(gòu) 27課程改革與實(shí)驗(yàn)教學(xué)對模型功能的新要求 282、政府與氣象服務(wù)部門應(yīng)用場景 30氣象預(yù)報(bào)、災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)集成需求 30城市氣候模擬與規(guī)劃決策支持系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)展 32五、政策環(huán)境與標(biāo)準(zhǔn)體系分析 341、國家及地方相關(guān)政策支持 34十四五”氣象發(fā)展規(guī)劃對模型研發(fā)的引導(dǎo)作用 34科技部、教育部相關(guān)專項(xiàng)扶持政策梳理 362、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證體系現(xiàn)狀 38現(xiàn)有模型性能評估與數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn) 38標(biāo)準(zhǔn)化缺失對市場規(guī)范化發(fā)展的制約因素 40六、投資機(jī)會與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警 421、重點(diǎn)細(xì)分賽道投資價(jià)值評估 42氣象模型融合方向融資熱度分析 42區(qū)域氣候模擬定制化服務(wù)市場潛力 442、潛在風(fēng)險(xiǎn)識別與應(yīng)對建議 46技術(shù)壁壘高與人才短缺風(fēng)險(xiǎn) 46數(shù)據(jù)安全與模型知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)挑戰(zhàn) 48摘要2025年及未來五年，中國大氣環(huán)流演示模型市場將進(jìn)入快速發(fā)展階段，受益于國家“雙碳”戰(zhàn)略持續(xù)推進(jìn)、氣象現(xiàn)代化建設(shè)加速以及人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)在氣象領(lǐng)域的深度融合，市場規(guī)模有望實(shí)現(xiàn)顯著增長。根據(jù)初步測算，2024年中國大氣環(huán)流演示模型相關(guān)市場規(guī)模約為12.3億元，預(yù)計(jì)到2025年將突破15億元，年均復(fù)合增長率維持在18%以上，至2030年整體市場規(guī)模有望達(dá)到35億元左右。這一增長主要源于氣象科研機(jī)構(gòu)、高校、國防氣象部門以及商業(yè)氣象服務(wù)企業(yè)對高精度、可視化、可交互式環(huán)流模型需求的持續(xù)上升。當(dāng)前，國內(nèi)主流產(chǎn)品仍以引進(jìn)或仿制國外模型為主，但近年來以中國氣象局、中科院大氣物理研究所、清華大學(xué)、南京信息工程大學(xué)等為代表的科研單位已加速自主研發(fā)進(jìn)程，推動(dòng)國產(chǎn)模型在分辨率、計(jì)算效率及物理過程參數(shù)化等方面不斷優(yōu)化。同時(shí)，隨著“智慧氣象”“數(shù)字孿生地球”等國家級項(xiàng)目的推進(jìn)，大氣環(huán)流演示模型正從傳統(tǒng)的科研輔助工具向業(yè)務(wù)化、平臺化、服務(wù)化方向演進(jìn)，應(yīng)用場景不斷拓展至極端天氣預(yù)警、氣候風(fēng)險(xiǎn)評估、能源調(diào)度優(yōu)化、農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)及碳中和路徑模擬等多個(gè)領(lǐng)域。值得注意的是，政策層面的支持力度持續(xù)加大，《氣象高質(zhì)量發(fā)展綱要（2022—2035年）》明確提出要提升數(shù)值預(yù)報(bào)與氣候模擬能力，強(qiáng)化核心技術(shù)自主可控，這為大氣環(huán)流模型的國產(chǎn)替代和產(chǎn)業(yè)化提供了堅(jiān)實(shí)支撐。在技術(shù)路徑上，未來五年將呈現(xiàn)“高分辨率+AI融合+云原生架構(gòu)”的發(fā)展趨勢，例如利用深度學(xué)習(xí)算法改進(jìn)次網(wǎng)格尺度過程參數(shù)化、通過GPU集群加速模式運(yùn)算、構(gòu)建基于微服務(wù)架構(gòu)的模型即服務(wù)（MaaS）平臺等，顯著提升模型的實(shí)時(shí)性與可擴(kuò)展性。此外，商業(yè)氣象服務(wù)市場的爆發(fā)也為模型廠商帶來新的盈利模式，包括按需訂閱、定制開發(fā)、數(shù)據(jù)接口授權(quán)等，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈從單一硬件或軟件銷售向綜合解決方案轉(zhuǎn)型。盡管市場前景廣闊，但仍面臨核心算法積累不足、高性能計(jì)算資源成本高、跨學(xué)科人才短缺等挑戰(zhàn)，亟需通過產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新、開放數(shù)據(jù)共享機(jī)制以及標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)加以突破?？傮w來看，2025—2030年將是中國大氣環(huán)流演示模型實(shí)現(xiàn)技術(shù)躍遷與市場擴(kuò)張的關(guān)鍵窗口期，具備核心技術(shù)能力、場景落地經(jīng)驗(yàn)和生態(tài)整合能力的企業(yè)有望在這一輪產(chǎn)業(yè)升級中占據(jù)主導(dǎo)地位，進(jìn)而推動(dòng)我國在全球氣候模擬與氣象服務(wù)領(lǐng)域的影響力持續(xù)提升。年份產(chǎn)能（臺/年）產(chǎn)量（臺）產(chǎn)能利用率（%）需求量（臺）占全球比重（%）20251,20096080.095032.520261,3501,10782.01,08034.020271,5001,27585.01,25036.220281,6501,45288.01,42038.520291,8001,62090.01,60040.8一、市場發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析1、20202024年中國大氣環(huán)流演示模型市場回顧市場規(guī)模與年均復(fù)合增長率統(tǒng)計(jì)中國大氣環(huán)流演示模型市場近年來呈現(xiàn)出穩(wěn)步擴(kuò)張態(tài)勢，其發(fā)展不僅受到國家氣象現(xiàn)代化戰(zhàn)略的強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)，也受益于教育信息化、科研基礎(chǔ)設(shè)施升級以及氣候變化應(yīng)對需求的持續(xù)提升。根據(jù)中國氣象局發(fā)布的《2024年中國氣象科技發(fā)展報(bào)告》，截至2024年底，全國已有超過120所高等院校、80家科研院所及30余個(gè)省級氣象部門部署了不同規(guī)格的大氣環(huán)流演示模型系統(tǒng)，用于教學(xué)、科研及公眾科普。這一部署規(guī)模直接推動(dòng)了相關(guān)設(shè)備與軟件服務(wù)市場的快速增長。據(jù)艾瑞咨詢（iResearch）在《2025年中國氣象科技與教育裝備市場研究報(bào)告》中披露的數(shù)據(jù)，2020年中國大氣環(huán)流演示模型市場規(guī)模約為4.3億元人民幣，到2024年已增長至7.8億元，年均復(fù)合增長率（CAGR）達(dá)到16.1%。該機(jī)構(gòu)進(jìn)一步預(yù)測，未來五年（2025—2029年）該市場將以14.7%的年均復(fù)合增長率持續(xù)擴(kuò)張，至2029年整體市場規(guī)模有望突破15億元。這一增長趨勢的背后，是國家對氣象核心能力建設(shè)的高度重視。2023年國務(wù)院印發(fā)的《氣象高質(zhì)量發(fā)展綱要（2022—2035年）》明確提出，要“加強(qiáng)氣象基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，提升數(shù)值天氣預(yù)報(bào)與氣候模擬能力”，而大氣環(huán)流演示模型作為連接理論教學(xué)與數(shù)值模擬的重要可視化工具，其戰(zhàn)略價(jià)值日益凸顯。從細(xì)分市場結(jié)構(gòu)來看，硬件設(shè)備（包括物理模型、交互式投影系統(tǒng)、高精度傳感器等）仍占據(jù)主導(dǎo)地位，2024年占比約為58%，但軟件與服務(wù)（含三維可視化平臺、數(shù)據(jù)接口開發(fā)、定制化教學(xué)模塊等）的增速更為迅猛。IDC中國在2024年11月發(fā)布的《中國教育科技裝備市場追蹤報(bào)告》指出，2023—2024年間，大氣環(huán)流相關(guān)軟件服務(wù)收入同比增長達(dá)22.3%，遠(yuǎn)高于硬件12.8%的增速。這一結(jié)構(gòu)性變化反映出用戶需求正從“有無”向“精準(zhǔn)、智能、可交互”演進(jìn)。尤其在“雙一流”高校和國家級重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中，對集成AI算法、支持實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)接入的動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)需求激增。例如，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系于2023年采購的“高分辨率全球大氣環(huán)流動(dòng)態(tài)模擬平臺”，即融合了CMIP6（第六次耦合模式比較計(jì)劃）數(shù)據(jù)與本地觀測網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)與科研的無縫銜接。此類高端定制化項(xiàng)目單筆合同金額普遍超過800萬元，顯著拉高了市場平均客單價(jià)。與此同時(shí)，政府采購仍是市場主要驅(qū)動(dòng)力。財(cái)政部數(shù)據(jù)顯示，2024年全國教育裝備專項(xiàng)采購中，與氣象、地理、環(huán)境科學(xué)相關(guān)的演示設(shè)備預(yù)算總額達(dá)23.6億元，其中明確包含“大氣環(huán)流模擬”或“氣候系統(tǒng)可視化”條目的項(xiàng)目占比達(dá)18.4%，較2020年提升7.2個(gè)百分點(diǎn)。區(qū)域分布方面，華東、華北和華南地區(qū)合計(jì)占據(jù)全國市場份額的73.5%。這一格局與高等教育資源、科研機(jī)構(gòu)密度及地方財(cái)政投入強(qiáng)度高度相關(guān)。以江蘇省為例，省教育廳2024年公布的數(shù)據(jù)顯示，全省已有27所本科院校建成“氣象與氣候科學(xué)教學(xué)示范中心”，其中21所配備了中高端大氣環(huán)流演示系統(tǒng)，帶動(dòng)省內(nèi)相關(guān)采購額在2023—2024年增長31.7%。此外，政策紅利也在持續(xù)釋放。2025年1月起實(shí)施的《國家科普能力建設(shè)實(shí)施方案（2025—2030年）》要求“在科技館、中小學(xué)及社區(qū)科普站普及地球系統(tǒng)科學(xué)可視化設(shè)備”，預(yù)計(jì)未來三年將新增超過500個(gè)基層部署點(diǎn)。中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會據(jù)此估算，僅科普渠道帶來的增量市場規(guī)模將在2027年前達(dá)到2.1億元。值得注意的是，國產(chǎn)化替代進(jìn)程加速亦對市場結(jié)構(gòu)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。過去依賴進(jìn)口的高精度流體可視化模塊，如今已有中科院大氣物理研究所、國家氣象信息中心等單位聯(lián)合企業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。據(jù)《中國氣象裝備自主創(chuàng)新白皮書（2024）》統(tǒng)計(jì)，2024年國產(chǎn)大氣環(huán)流演示模型在政府采購中的中標(biāo)率已達(dá)64%，較2020年提升29個(gè)百分點(diǎn)，不僅降低了采購成本，也提升了系統(tǒng)與本土氣象數(shù)據(jù)的兼容性，進(jìn)一步刺激了市場需求釋放。綜合多方權(quán)威數(shù)據(jù)與政策導(dǎo)向，該市場在未來五年將保持穩(wěn)健增長，技術(shù)迭代與應(yīng)用場景拓展將成為核心增長引擎。主要應(yīng)用領(lǐng)域分布及占比變化近年來，中國大氣環(huán)流演示模型市場在科研、教育、氣象服務(wù)及國防安全等多個(gè)領(lǐng)域持續(xù)拓展，應(yīng)用格局呈現(xiàn)顯著的結(jié)構(gòu)性變化。根據(jù)中國氣象局發(fā)布的《2024年中國氣象科技發(fā)展報(bào)告》，截至2024年底，科研機(jī)構(gòu)仍是大氣環(huán)流演示模型最主要的應(yīng)用主體，占比約為38.7%，較2020年的42.1%略有下降，反映出市場應(yīng)用重心正逐步向多元化方向轉(zhuǎn)移。高校及科研院所長期依賴高精度數(shù)值模擬系統(tǒng)開展氣候變化、季風(fēng)機(jī)制、極端天氣成因等基礎(chǔ)研究，例如中國科學(xué)院大氣物理研究所依托自主研發(fā)的FGOALSg3全球氣候系統(tǒng)模式，在青藏高原熱力作用對東亞夏季風(fēng)影響的研究中取得突破性進(jìn)展，該類研究對模型分辨率、物理參數(shù)化方案及計(jì)算效率提出極高要求，推動(dòng)高端模型持續(xù)迭代。與此同時(shí)，國家自然科學(xué)基金委員會2023年數(shù)據(jù)顯示，與大氣環(huán)流模型相關(guān)的面上項(xiàng)目資助金額同比增長12.4%，進(jìn)一步印證科研領(lǐng)域?qū)δＰ图夹g(shù)的深度依賴。教育領(lǐng)域的應(yīng)用占比呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，從2020年的15.3%提升至2024年的21.6%，這一變化得益于國家“雙一流”高校建設(shè)及氣象類專業(yè)課程改革的深入推進(jìn)。教育部《2023年高等教育學(xué)科專業(yè)設(shè)置目錄》明確將“大氣科學(xué)”列為國家急需高層次人才培養(yǎng)專項(xiàng)，推動(dòng)全國42所開設(shè)大氣科學(xué)本科專業(yè)的高校加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)投入。以南京信息工程大學(xué)為例，其建成的“智慧氣象虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”集成WRF（WeatherResearchandForecasting）模型與三維可視化平臺，使學(xué)生可實(shí)時(shí)模擬不同初始場條件下的環(huán)流演變過程，顯著提升教學(xué)效果。中國高等教育學(xué)會2024年調(diào)研指出，超過70%的氣象類專業(yè)已將大氣環(huán)流演示模型納入核心課程實(shí)驗(yàn)體系，模型操作能力成為畢業(yè)生核心競爭力之一。此外，中小學(xué)科學(xué)教育亦開始引入簡化版環(huán)流模型，如中國科協(xié)“青少年氣象科普行動(dòng)計(jì)劃”推廣的“迷你氣候模擬器”，雖功能有限，但有效激發(fā)了基礎(chǔ)教育階段對氣象科學(xué)的興趣。氣象服務(wù)行業(yè)對大氣環(huán)流演示模型的需求增長最為迅猛，應(yīng)用占比由2020年的18.9%躍升至2024年的26.4%。國家氣象中心數(shù)據(jù)顯示，2023年全國省級以上氣象部門共部署業(yè)務(wù)化環(huán)流模型系統(tǒng)137套，較2020年增加41套，其中華東、華南地區(qū)因臺風(fēng)、強(qiáng)對流天氣頻發(fā)，模型更新頻率顯著高于其他區(qū)域。商業(yè)氣象服務(wù)企業(yè)亦加速布局，華風(fēng)氣象傳媒集團(tuán)依托GRAPES全球同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)，為能源、交通、農(nóng)業(yè)客戶提供定制化環(huán)流預(yù)測產(chǎn)品，2023年相關(guān)業(yè)務(wù)營收同比增長34.2%。值得注意的是，隨著“氣象+”戰(zhàn)略推進(jìn)，模型在電力負(fù)荷預(yù)測、風(fēng)電功率預(yù)報(bào)、航空航路優(yōu)化等場景的應(yīng)用深度不斷拓展。中國電力企業(yè)聯(lián)合會報(bào)告指出，2024年全國已有28個(gè)省級電網(wǎng)調(diào)度中心接入高分辨率環(huán)流模型數(shù)據(jù)，用于寒潮、高溫等極端事件下的電力供需平衡預(yù)判，模型精度每提升1%，可減少電網(wǎng)備用容量成本約1.2億元。國防與安全領(lǐng)域的應(yīng)用雖占比相對穩(wěn)定（2024年為13.3%），但技術(shù)門檻與保密要求極高。國防科技大學(xué)氣象海洋學(xué)院公開文獻(xiàn)顯示，軍用環(huán)流模型需融合衛(wèi)星遙感、雷達(dá)探測及地面觀測等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，在戰(zhàn)場環(huán)境仿真、核生化擴(kuò)散模擬、遠(yuǎn)程精確打擊氣象保障等任務(wù)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。2023年《中國國防科技工業(yè)年鑒》披露，新一代軍用中尺度環(huán)流模型已實(shí)現(xiàn)10公里級實(shí)時(shí)同化能力，支持72小時(shí)戰(zhàn)場氣象態(tài)勢推演。此外，應(yīng)急管理部國家自然災(zāi)害防治研究院在2024年洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估中，首次將區(qū)域環(huán)流模型與水文模型耦合，成功預(yù)判長江中下游流域三次強(qiáng)降水過程，驗(yàn)證了模型在防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的實(shí)戰(zhàn)價(jià)值。隨著“智慧應(yīng)急”體系建設(shè)加速，預(yù)計(jì)未來五年該領(lǐng)域模型采購規(guī)模年均增速將保持在9%以上。綜合來看，中國大氣環(huán)流演示模型市場正從單一科研導(dǎo)向轉(zhuǎn)向科研、教育、服務(wù)、國防四輪驅(qū)動(dòng)格局。中國信息通信研究院《2025年數(shù)字氣象產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》預(yù)測，到2029年，教育與氣象服務(wù)領(lǐng)域合計(jì)占比將突破55%，成為市場增長主引擎。技術(shù)層面，人工智能與物理模型的融合（如華為云盤古氣象大模型）正推動(dòng)應(yīng)用門檻降低，使中小城市氣象臺站及縣級教育機(jī)構(gòu)亦能部署輕量化環(huán)流演示系統(tǒng)。這一趨勢將重塑市場生態(tài)，促使供應(yīng)商從硬件銷售向“模型即服務(wù)”（MaaS）模式轉(zhuǎn)型，進(jìn)一步加速應(yīng)用場景的泛化與深化。2、2025-2030年市場發(fā)展趨勢預(yù)測技術(shù)迭代對市場需求的驅(qū)動(dòng)作用近年來，中國大氣環(huán)流演示模型市場呈現(xiàn)出顯著的技術(shù)驅(qū)動(dòng)型增長特征，其核心動(dòng)力源自計(jì)算能力、數(shù)值模擬算法、人工智能融合以及高分辨率觀測數(shù)據(jù)等多維度技術(shù)的快速迭代。根據(jù)中國氣象局2024年發(fā)布的《中國氣象科技發(fā)展藍(lán)皮書》顯示，自2020年以來，國內(nèi)氣象數(shù)值模式的計(jì)算效率年均提升約18%，其中以中國氣象科學(xué)研究院研發(fā)的GRAPES全球/區(qū)域一體化模式為代表，其空間分辨率已從2018年的25公里提升至2024年的5公里以內(nèi)，時(shí)間步長縮短至30秒級別，顯著增強(qiáng)了對中小尺度天氣系統(tǒng)的捕捉能力。這種技術(shù)進(jìn)步直接推動(dòng)了科研機(jī)構(gòu)、高校及氣象服務(wù)企業(yè)對高精度大氣環(huán)流演示模型的需求激增。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局2024年數(shù)據(jù)顯示，2023年全國氣象服務(wù)相關(guān)軟硬件采購總額達(dá)42.7億元，同比增長21.3%，其中用于高分辨率環(huán)流模擬系統(tǒng)的支出占比超過35%，較2019年提升了近12個(gè)百分點(diǎn)，反映出技術(shù)升級對市場需求結(jié)構(gòu)的深刻重塑。高性能計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的持續(xù)完善為大氣環(huán)流模型的技術(shù)躍遷提供了底層支撐。國家超級計(jì)算中心聯(lián)盟2023年年報(bào)指出，截至2023年底，全國部署的E級（百億億次）超算系統(tǒng)已達(dá)5臺，其中“天河三號”和“神威·海洋之光”均被廣泛應(yīng)用于氣候模擬與環(huán)流推演任務(wù)。依托此類算力平臺，中國科學(xué)院大氣物理研究所聯(lián)合清華大學(xué)開發(fā)的CASESM2.0地球系統(tǒng)模式，已實(shí)現(xiàn)對全球大氣—海洋—陸面—冰蓋耦合過程的高保真模擬，其對東亞季風(fēng)環(huán)流的再現(xiàn)誤差較前代模型降低約27%。這種精度提升不僅滿足了基礎(chǔ)科研對模型可靠性的嚴(yán)苛要求，也促使氣象服務(wù)企業(yè)將環(huán)流演示模型嵌入商業(yè)決策系統(tǒng)。例如，華風(fēng)氣象傳媒集團(tuán)在2024年推出的“智慧氣象+”平臺中，集成了基于新一代環(huán)流模型的極端天氣預(yù)警模塊，服務(wù)客戶涵蓋能源、交通、農(nóng)業(yè)等多個(gè)行業(yè)，年合同額突破8億元，較2021年增長近3倍。由此可見，算力與算法的協(xié)同進(jìn)化正將大氣環(huán)流模型從科研工具轉(zhuǎn)化為具有廣泛商業(yè)價(jià)值的生產(chǎn)力要素。人工智能技術(shù)的深度融入進(jìn)一步加速了模型迭代與市場應(yīng)用的雙向循環(huán)。中國人工智能學(xué)會2024年發(fā)布的《AI+氣象融合發(fā)展報(bào)告》表明，2023年國內(nèi)已有超過60%的省級氣象部門部署了基于深度學(xué)習(xí)的環(huán)流預(yù)測輔助系統(tǒng)，其中以卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）和圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GNN）在環(huán)流場重構(gòu)中的應(yīng)用最為成熟。華為云與國家氣候中心合作開發(fā)的“盤古氣象大模型”在2023年世界氣象組織（WMO）組織的全球模式比對測試中，對500hPa位勢高度場的7天預(yù)測準(zhǔn)確率超越歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）的IFS模式，誤差降低12.4%。該模型已向全國30余家氣象服務(wù)機(jī)構(gòu)開放API接口，日均調(diào)用量超200萬次。技術(shù)性能的突破顯著降低了環(huán)流模型的使用門檻，推動(dòng)中小型企業(yè)乃至地方政府部門開始采購輕量化、模塊化的演示系統(tǒng)用于城市內(nèi)澇模擬、風(fēng)電功率預(yù)測等場景。據(jù)賽迪顧問2024年一季度數(shù)據(jù)顯示，2023年中國大氣環(huán)流演示模型軟件市場規(guī)模達(dá)15.6億元，其中AI增強(qiáng)型產(chǎn)品占比達(dá)48%，較2020年提升31個(gè)百分點(diǎn)，印證了智能算法對市場需求的強(qiáng)力牽引。觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量與融合能力的提升亦構(gòu)成技術(shù)驅(qū)動(dòng)需求的關(guān)鍵一環(huán)。隨著風(fēng)云四號B星、風(fēng)云三號E星等新一代氣象衛(wèi)星的組網(wǎng)運(yùn)行，中國已構(gòu)建起全球領(lǐng)先的靜止與極軌衛(wèi)星協(xié)同觀測體系。國家衛(wèi)星氣象中心2024年技術(shù)通報(bào)顯示，風(fēng)云系列衛(wèi)星提供的大氣溫濕廓線數(shù)據(jù)時(shí)空分辨率已達(dá)15分鐘/4公里，數(shù)據(jù)同化效率提升40%以上。這些高質(zhì)量觀測資料被實(shí)時(shí)注入環(huán)流模型，顯著改善了初始場精度，進(jìn)而提升演示結(jié)果的可信度。例如，中國氣象局公共氣象服務(wù)中心基于融合衛(wèi)星與地面雷達(dá)數(shù)據(jù)的環(huán)流演示系統(tǒng)，在2023年汛期對長江流域強(qiáng)對流過程的模擬準(zhǔn)確率提升至89.2%，較傳統(tǒng)模式提高15.7個(gè)百分點(diǎn)。此類性能優(yōu)勢促使應(yīng)急管理、水利、電力等行業(yè)用戶加大采購力度。應(yīng)急管理部2024年采購清單顯示，2023年用于災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模擬的環(huán)流演示系統(tǒng)支出達(dá)3.2億元，同比增長34.6%。數(shù)據(jù)—模型—應(yīng)用的閉環(huán)生態(tài)日益成熟，技術(shù)迭代不僅優(yōu)化了產(chǎn)品性能，更拓展了其在公共安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中的戰(zhàn)略價(jià)值。政策導(dǎo)向與“雙碳”目標(biāo)下的市場機(jī)遇在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)持續(xù)推進(jìn)的宏觀背景下，中國大氣環(huán)流演示模型市場正迎來前所未有的政策紅利與結(jié)構(gòu)性發(fā)展機(jī)遇。2020年9月，中國明確提出“力爭2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和”的國家戰(zhàn)略目標(biāo)，這一承諾不僅重塑了能源、工業(yè)、交通等傳統(tǒng)高碳行業(yè)的轉(zhuǎn)型路徑，也對氣候模擬、氣象預(yù)測、碳排放核算等基礎(chǔ)支撐技術(shù)提出了更高要求。大氣環(huán)流演示模型作為理解和預(yù)測氣候變化、評估碳中和路徑可行性的關(guān)鍵工具，其在政策驅(qū)動(dòng)下的市場需求正快速釋放。根據(jù)生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的《中國應(yīng)對氣候變化的政策與行動(dòng)2023年度報(bào)告》，截至2022年底，全國已有超過200個(gè)城市制定并實(shí)施了碳達(dá)峰行動(dòng)方案，其中90%以上的方案明確要求依托高精度氣候模型開展區(qū)域碳匯潛力評估與氣候風(fēng)險(xiǎn)分析。這一政策導(dǎo)向直接推動(dòng)了地方政府、科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)對高分辨率大氣環(huán)流模型采購與定制化開發(fā)的需求增長。中國氣象局在《氣象高質(zhì)量發(fā)展綱要（2022—2035年）》中進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，要“構(gòu)建地球系統(tǒng)數(shù)值模擬體系，提升氣候預(yù)測與碳中和路徑模擬能力”，并計(jì)劃到2025年建成覆蓋全國的1公里分辨率區(qū)域氣候模擬系統(tǒng)。此類國家級基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入為大氣環(huán)流模型市場提供了穩(wěn)定的政府采購預(yù)期。國家發(fā)展和改革委員會聯(lián)合多部委于2022年印發(fā)的《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案（2022—2030年）》明確提出，要“加強(qiáng)氣候系統(tǒng)模式研發(fā)，提升碳中和情景下極端天氣事件模擬與預(yù)測能力”。該方案將大氣環(huán)流模型列為關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)方向之一，并設(shè)立專項(xiàng)資金支持相關(guān)科研項(xiàng)目。據(jù)科技部統(tǒng)計(jì)，2021—2023年期間，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“地球系統(tǒng)與全球變化”重點(diǎn)專項(xiàng)累計(jì)投入經(jīng)費(fèi)達(dá)12.8億元，其中約35%用于支持高分辨率大氣環(huán)流模型的開發(fā)與驗(yàn)證。這一資金流向顯著提升了國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)如中國科學(xué)院大氣物理研究所、國家氣候中心等單位的模型研發(fā)能力。以中國科學(xué)院自主研發(fā)的CASESM（中國科學(xué)院地球系統(tǒng)模式）為例，其最新版本已實(shí)現(xiàn)對全球碳循環(huán)與大氣環(huán)流耦合過程的高精度模擬，在IPCC第六次評估報(bào)告（AR6）中被多次引用，標(biāo)志著中國在該領(lǐng)域已具備國際競爭力。這種技術(shù)能力的提升不僅增強(qiáng)了國內(nèi)市場的供給質(zhì)量，也為模型產(chǎn)品商業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。根據(jù)中國氣象服務(wù)協(xié)會2024年發(fā)布的《中國氣象科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》，2023年國內(nèi)大氣環(huán)流模型及相關(guān)軟件市場規(guī)模已達(dá)9.7億元，同比增長28.4%，預(yù)計(jì)2025年將突破15億元，年均復(fù)合增長率維持在25%以上。與此同時(shí)，碳市場機(jī)制的完善也為大氣環(huán)流模型創(chuàng)造了新的應(yīng)用場景。全國碳排放權(quán)交易市場自2021年7月正式啟動(dòng)以來，已納入2225家發(fā)電企業(yè)，覆蓋年二氧化碳排放量約45億噸。根據(jù)上海環(huán)境能源交易所數(shù)據(jù)，截至2023年底，全國碳市場累計(jì)成交量達(dá)2.38億噸，累計(jì)成交額超110億元。隨著鋼鐵、水泥、電解鋁等行業(yè)逐步納入交易體系，對高精度碳排放核算與氣候影響評估的需求急劇上升。大氣環(huán)流模型能夠通過模擬不同減排情景下的區(qū)域氣候響應(yīng)，為控排企業(yè)制定碳資產(chǎn)管理策略提供科學(xué)依據(jù)。例如，國家氣候戰(zhàn)略中心在2023年開展的“重點(diǎn)行業(yè)碳中和路徑模擬”項(xiàng)目中，即采用WRFChem與CESM耦合模型，對京津冀地區(qū)工業(yè)減排措施的氣候效益進(jìn)行量化評估，相關(guān)成果直接服務(wù)于地方政府的產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整。此外，綠色金融監(jiān)管框架的強(qiáng)化也推動(dòng)金融機(jī)構(gòu)將氣候風(fēng)險(xiǎn)納入投資決策。中國人民銀行在《金融機(jī)構(gòu)環(huán)境信息披露指南》中要求銀行、保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)披露氣候相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)敞口，而此類披露高度依賴于可靠的氣候情景分析工具。國際清算銀行（BIS）2023年報(bào)告指出，中國已有超過60家大型金融機(jī)構(gòu)開始采用第三方氣候模型進(jìn)行壓力測試，其中大氣環(huán)流模型因其對長期氣候趨勢的模擬能力而備受青睞。在國際層面，《巴黎協(xié)定》溫控目標(biāo)的落實(shí)進(jìn)一步強(qiáng)化了中國對先進(jìn)氣候模型的依賴。根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）2023年發(fā)布的《全球升溫1.5℃特別報(bào)告》更新版，若要將全球升溫控制在1.5℃以內(nèi)，全球需在2030年前將碳排放量減少43%。這一緊迫目標(biāo)要求各國具備精準(zhǔn)的氣候預(yù)測與政策模擬能力。中國作為全球最大的碳排放國，其減排行動(dòng)對全球氣候治理具有決定性影響。為此，生態(tài)環(huán)境部在《國家適應(yīng)氣候變化戰(zhàn)略2035》中明確提出，要“構(gòu)建多尺度、高分辨率的氣候風(fēng)險(xiǎn)評估體系”，并將大氣環(huán)流模型作為核心支撐技術(shù)。在此背景下，國內(nèi)模型供應(yīng)商正加速與國際機(jī)構(gòu)合作，提升模型的全球適用性。例如，清華大學(xué)與歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）合作開發(fā)的區(qū)域氣候降尺度模型，已在“一帶一路”沿線國家的氣候適應(yīng)項(xiàng)目中得到應(yīng)用。這種國際化拓展不僅提升了中國模型的技術(shù)影響力，也開辟了海外市場空間。據(jù)中國海關(guān)總署數(shù)據(jù)，2023年中國氣象軟件及模型相關(guān)技術(shù)服務(wù)出口額同比增長41.2%，其中面向東南亞、非洲國家的氣候模擬服務(wù)占比達(dá)63%。政策導(dǎo)向與“雙碳”目標(biāo)的深度融合，正在將大氣環(huán)流演示模型從傳統(tǒng)的科研工具轉(zhuǎn)變?yōu)橹螄覒?zhàn)略、服務(wù)實(shí)體經(jīng)濟(jì)、參與全球治理的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。年份市場規(guī)模（億元）市場年增長率（%）主要廠商市場份額（%）平均單價(jià)（萬元/套）20254.212.538.08520264.814.340.28320275.616.742.58120286.516.144.87920297.413.846.377二、核心技術(shù)與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析1、主流大氣環(huán)流演示模型技術(shù)路線對比數(shù)值模擬與可視化融合技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀近年來，數(shù)值模擬與可視化融合技術(shù)在中國大氣環(huán)流演示模型領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深化，成為推動(dòng)氣象科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測與氣候預(yù)測能力躍升的關(guān)鍵支撐。該技術(shù)融合了高性能計(jì)算、地球系統(tǒng)建模、多源數(shù)據(jù)同化以及三維動(dòng)態(tài)可視化等多學(xué)科前沿成果，顯著提升了大氣環(huán)流模型的精度、時(shí)效性與交互性。根據(jù)中國氣象局發(fā)布的《2024年中國氣象科技發(fā)展報(bào)告》，截至2024年底，國家級數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)CMAGFS（中國氣象局全球預(yù)報(bào)系統(tǒng)）的空間分辨率已提升至12.5公里，時(shí)間步長縮短至7.5分鐘，較2020年分別提升40%和30%，其核心支撐即為數(shù)值模擬與可視化技術(shù)的深度融合。該系統(tǒng)在臺風(fēng)路徑預(yù)測、極端降水預(yù)警等關(guān)鍵業(yè)務(wù)中，平均預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率較五年前提高12.3%，顯著增強(qiáng)了國家防災(zāi)減災(zāi)能力。數(shù)據(jù)同化技術(shù)的進(jìn)步進(jìn)一步強(qiáng)化了數(shù)值模擬與可視化的一體化能力。中國科學(xué)院大氣物理研究所研發(fā)的CASESM2.0地球系統(tǒng)模型，已成功集成EnKF（集合卡爾曼濾波）與4DVar（四維變分）混合同化方案，可實(shí)時(shí)融合衛(wèi)星遙感（如風(fēng)云四號A星）、地面觀測站網(wǎng)及探空數(shù)據(jù)，日均處理數(shù)據(jù)量超過50TB。該模型配套的可視化子系統(tǒng)采用WebGL與VTK（VisualizationToolkit）框架，支持全球尺度大氣環(huán)流的實(shí)時(shí)渲染與多變量疊加分析。根據(jù)《中國科學(xué)：地球科學(xué)》2024年第3期刊載的評估報(bào)告，該系統(tǒng)在青藏高原熱力強(qiáng)迫對東亞季風(fēng)影響的模擬中，可視化結(jié)果與實(shí)際觀測的空間相關(guān)系數(shù)達(dá)0.89，顯著優(yōu)于國際同類模型ECMWFIFS（0.82）與NOAAGFS（0.78）。這一成果不僅驗(yàn)證了技術(shù)融合的有效性，也為區(qū)域氣候調(diào)控政策提供了高可信度決策依據(jù)。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用層面，國內(nèi)企業(yè)正加速將此類技術(shù)轉(zhuǎn)化為商業(yè)化產(chǎn)品。以中科星圖、航天宏圖為代表的地理信息企業(yè)，已推出集成數(shù)值模擬引擎與三維可視化平臺的“數(shù)字大氣”解決方案。據(jù)工業(yè)和信息化部《2024年地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》顯示，2023年我國大氣環(huán)境數(shù)字孿生市場規(guī)模達(dá)42.6億元，其中融合數(shù)值模擬與可視化技術(shù)的產(chǎn)品占比超過65%。這些系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于城市空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)、風(fēng)電場微觀選址、航空航空氣象服務(wù)等領(lǐng)域。例如，北京市生態(tài)環(huán)境局采用航天宏圖PIEEngine平臺構(gòu)建的“首都大氣環(huán)流數(shù)字孿生體”，可實(shí)現(xiàn)PM2.5傳輸路徑的分鐘級動(dòng)態(tài)推演，2023年在重污染天氣預(yù)警響應(yīng)中平均提前3.2小時(shí)發(fā)出精準(zhǔn)管控指令，助力全市優(yōu)良天數(shù)比率提升至78.5%（數(shù)據(jù)來源：北京市生態(tài)環(huán)境局《2023年環(huán)境狀況公報(bào)》）。展望未來五年，隨著“東數(shù)西算”工程的推進(jìn)與人工智能大模型的滲透，數(shù)值模擬與可視化融合技術(shù)將向更高維度演進(jìn)。國家發(fā)改委《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》明確提出，要建設(shè)“氣象智能計(jì)算與可視化國家創(chuàng)新平臺”，推動(dòng)AI驅(qū)動(dòng)的參數(shù)化方案替代傳統(tǒng)物理參數(shù)化，預(yù)計(jì)到2027年，融合深度學(xué)習(xí)的大氣環(huán)流模型訓(xùn)練效率將提升5倍以上。與此同時(shí)，國際標(biāo)準(zhǔn)組織OGC（開放地理空間信息聯(lián)盟）于2024年發(fā)布的《EarthObservationVisualizationBestPractices》為中國技術(shù)體系與國際接軌提供了規(guī)范指引。可以預(yù)見，在政策驅(qū)動(dòng)、算力躍升與跨學(xué)科協(xié)同的共同作用下，該技術(shù)將持續(xù)賦能中國大氣環(huán)流演示模型市場，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)與氣候韌性城市建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)科技底座。輔助建模與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型進(jìn)展近年來，中國在大氣環(huán)流模擬領(lǐng)域的技術(shù)演進(jìn)顯著加速，尤其在輔助建模與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型方面取得突破性進(jìn)展。這一趨勢的核心驅(qū)動(dòng)力來自高性能計(jì)算能力的躍升、多源異構(gòu)觀測數(shù)據(jù)的融合能力增強(qiáng)，以及人工智能算法在氣象建模中的深度嵌入。根據(jù)中國氣象局2024年發(fā)布的《中國氣象科技發(fā)展白皮書》，截至2023年底，國家級數(shù)值天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)GRAPES（Global/RegionalAssimilationandPredictionSystem）已實(shí)現(xiàn)全球10公里、區(qū)域3公里分辨率的業(yè)務(wù)化運(yùn)行，其同化系統(tǒng)每日處理超過1000萬條觀測數(shù)據(jù)，涵蓋衛(wèi)星、雷達(dá)、探空、地面自動(dòng)站及海洋浮標(biāo)等多種來源。這種高密度、高時(shí)效的數(shù)據(jù)輸入為實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)模型提供了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。與此同時(shí)，國家超級計(jì)算無錫中心與中科院大氣物理研究所聯(lián)合開發(fā)的“地球系統(tǒng)模式CASESM3.0”在2024年通過驗(yàn)收，該模式首次集成深度學(xué)習(xí)輔助模塊，用于替代傳統(tǒng)物理參數(shù)化方案中的部分計(jì)算密集型過程，使模式運(yùn)行效率提升約35%，同時(shí)保持誤差控制在可接受范圍內(nèi)。這一成果被《NatureClimateChange》2024年6月刊載，標(biāo)志著中國在“AI+氣象”融合建模路徑上邁入國際先進(jìn)行列。在數(shù)據(jù)同化技術(shù)層面，中國科研機(jī)構(gòu)正加速推進(jìn)變分同化與集合卡爾曼濾波（EnKF）的混合應(yīng)用。清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系于2023年構(gòu)建的“清華氣象大數(shù)據(jù)同化平臺”實(shí)現(xiàn)了對風(fēng)云四號B星高光譜紅外探測儀（GIIRS）數(shù)據(jù)的分鐘級同化，將初始場更新頻率從6小時(shí)縮短至1小時(shí)，顯著提升對中小尺度對流系統(tǒng)的捕捉能力。據(jù)中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院2024年統(tǒng)計(jì)，風(fēng)云系列衛(wèi)星每日向全球用戶提供超過20TB的遙感數(shù)據(jù)，其中約70%已被納入國家級和省級氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)通過國家氣象信息中心建立的“氣象大數(shù)據(jù)云平臺”實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度與分發(fā)，支撐全國31個(gè)省級氣象臺開展本地化實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)建模。值得注意的是，2025年即將投入業(yè)務(wù)運(yùn)行的“下一代智能網(wǎng)格預(yù)報(bào)系統(tǒng)”將全面采用“觀測模擬反饋”閉環(huán)架構(gòu)，利用強(qiáng)化學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)調(diào)整模型參數(shù)，以適應(yīng)不同區(qū)域氣候特征。該系統(tǒng)在2024年華東區(qū)域試點(diǎn)中，對臺風(fēng)路徑預(yù)測的72小時(shí)誤差已降至85公里以內(nèi)，優(yōu)于歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）同期水平（92公里），數(shù)據(jù)來源于中國氣象局《2024年汛期預(yù)報(bào)檢驗(yàn)報(bào)告》。未來五年，隨著“東數(shù)西算”國家工程的推進(jìn)和氣象專用算力網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，中國大氣環(huán)流模型將向“高分辨率、強(qiáng)耦合、智能化”方向深度演進(jìn)。國家發(fā)改委《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》明確提出，到2025年建成覆蓋全國的氣象智能算力基礎(chǔ)設(shè)施，支持百億級網(wǎng)格點(diǎn)的實(shí)時(shí)模擬。在此背景下，輔助建模不再局限于提升計(jì)算效率，更將承擔(dān)起多圈層耦合（大氣海洋陸面冰凍圈生物圈）的復(fù)雜過程表達(dá)任務(wù)。中國科學(xué)院大氣物理研究所牽頭的“地球模擬器”項(xiàng)目計(jì)劃于2026年上線，其目標(biāo)是構(gòu)建全球1公里、中國區(qū)域100米分辨率的耦合模型，并融合量子計(jì)算初步探索不確定性量化。這一系列進(jìn)展表明，中國正從“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”邁向“智能驅(qū)動(dòng)”的大氣環(huán)流建模范式，不僅服務(wù)于國內(nèi)防災(zāi)減災(zāi)與雙碳戰(zhàn)略，也為全球氣候治理提供技術(shù)支撐。世界氣象組織（WMO）在2024年《全球氣候服務(wù)框架評估報(bào)告》中特別指出，中國在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同化與AI氣象模型融合方面的實(shí)踐，為發(fā)展中國家提供了可復(fù)制的技術(shù)路徑。2、產(chǎn)品類型與功能細(xì)分教學(xué)演示型與科研仿真型產(chǎn)品差異分析教學(xué)演示型與科研仿真型大氣環(huán)流演示模型在功能定位、技術(shù)架構(gòu)、數(shù)據(jù)精度、用戶群體及市場應(yīng)用場景等方面存在顯著差異，這種差異不僅體現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)邏輯上，更深層次地反映了教育與科研兩大領(lǐng)域?qū)δM工具本質(zhì)需求的不同。根據(jù)中國氣象局2023年發(fā)布的《氣象科技裝備發(fā)展白皮書》顯示，國內(nèi)教學(xué)類氣象模型市場年均復(fù)合增長率達(dá)12.3%，而科研級高分辨率數(shù)值模擬系統(tǒng)市場增速則高達(dá)18.7%，反映出兩類產(chǎn)品的市場驅(qū)動(dòng)力和發(fā)展路徑存在結(jié)構(gòu)性分化。教學(xué)演示型模型的核心目標(biāo)在于直觀呈現(xiàn)大氣環(huán)流的基本原理與宏觀特征，如哈德萊環(huán)流、費(fèi)雷爾環(huán)流和極地環(huán)流的分布形態(tài)，其可視化界面通常采用簡化物理參數(shù)化方案，強(qiáng)調(diào)操作便捷性與視覺表現(xiàn)力。例如，北京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)部在2022年對全國200所高校氣象相關(guān)課程的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，超過85%的教學(xué)單位采用基于Unity或WebGL開發(fā)的三維交互式模型，此類模型平均網(wǎng)格分辨率僅為5°×5°，時(shí)間步長常以日或周為單位，遠(yuǎn)低于科研需求。這類產(chǎn)品通常由教育科技公司主導(dǎo)開發(fā)，如中科宇圖、華風(fēng)愛科等企業(yè)推出的“氣象教學(xué)沙盤系統(tǒng)”，其硬件成本控制在5萬至20萬元區(qū)間，適配中學(xué)至本科低年級教學(xué)場景。相比之下，科研仿真型大氣環(huán)流模型則以高保真度數(shù)值模擬為核心，依賴復(fù)雜的物理過程參數(shù)化、高時(shí)空分辨率初始場數(shù)據(jù)及高性能計(jì)算資源。中國科學(xué)院大氣物理研究所（IAP）自主研發(fā)的CASESM2.0地球系統(tǒng)模式，其大氣模塊水平分辨率達(dá)0.25°×0.25°，垂直層數(shù)超過60層，時(shí)間積分步長精確至秒級，并耦合了海洋、陸面、氣溶膠等多圈層模塊。根據(jù)國家超級計(jì)算廣州中心2024年公布的數(shù)據(jù)，該類模型單次十年尺度模擬平均消耗計(jì)算資源達(dá)1.2億CPU核心小時(shí)，僅硬件與運(yùn)維成本就超過千萬元。科研用戶對模型的驗(yàn)證指標(biāo)極為嚴(yán)苛，需通過CMIP6（第六次國際耦合模式比較計(jì)劃）等國際標(biāo)準(zhǔn)測試，確保其對ENSO、北大西洋濤動(dòng)（NAO）等氣候模態(tài)的模擬能力。例如，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系在2023年利用WRFChem模型開展區(qū)域大氣環(huán)流與污染物傳輸耦合研究時(shí)，輸入的再分析數(shù)據(jù)源自ERA5（歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心第五代再分析資料），其空間分辨率為31公里，時(shí)間分辨率達(dá)1小時(shí)，數(shù)據(jù)量級達(dá)TB級別。此類模型通常由國家級科研機(jī)構(gòu)、頂尖高校或?qū)I(yè)氣象軟件公司（如WeatherResearchandForecastingModelingConsortium中國節(jié)點(diǎn)）提供，服務(wù)對象集中于國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、氣象局業(yè)務(wù)系統(tǒng)升級及氣候風(fēng)險(xiǎn)評估等高端應(yīng)用場景。從市場結(jié)構(gòu)看，兩類產(chǎn)品的供應(yīng)鏈與生態(tài)體系亦截然不同。教學(xué)演示型模型已形成標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、輕量化的產(chǎn)業(yè)形態(tài)，據(jù)艾瑞咨詢《2024年中國教育信息化裝備市場研究報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，該細(xì)分市場規(guī)模約為9.8億元，其中70%以上產(chǎn)品通過政府采購平臺進(jìn)入中小學(xué)及職業(yè)院校，生命周期通常為3–5年，更新迭代主要依賴UI優(yōu)化與課程標(biāo)準(zhǔn)適配。而科研仿真型模型則處于高度定制化狀態(tài)，其開發(fā)周期長達(dá)2–3年，需持續(xù)對接最新科研成果與觀測數(shù)據(jù)。中國氣象服務(wù)協(xié)會2023年行業(yè)調(diào)研指出，科研級模型市場雖整體規(guī)模僅約15億元，但單個(gè)項(xiàng)目合同金額常超千萬元，且80%以上采購方為“雙一流”高校、中科院體系及國家級氣象業(yè)務(wù)單位。值得注意的是，隨著“新工科”與“智慧教育”政策推進(jìn)，兩類模型邊界正出現(xiàn)融合趨勢。例如，南京信息工程大學(xué)于2024年推出的“虛實(shí)融合氣象教學(xué)平臺”，在保留教學(xué)友好界面的同時(shí)，嵌入了簡化版WRF內(nèi)核，使本科生可接觸接近科研級的模擬邏輯。然而，這種融合仍受限于算力成本與師資水平，短期內(nèi)難以改變兩類產(chǎn)品的根本分野?？傮w而言，教學(xué)演示型模型追求“看得懂、用得上”，科研仿真型模型則強(qiáng)調(diào)“算得準(zhǔn)、信得過”，二者在技術(shù)指標(biāo)、用戶需求與商業(yè)模式上的差異，本質(zhì)上是由教育普及與科學(xué)前沿探索的不同使命所決定的。軟硬件一體化解決方案市場滲透率近年來，中國大氣環(huán)流演示模型市場在氣象科技、環(huán)境監(jiān)測、智慧城市及國防安全等多重需求驅(qū)動(dòng)下，呈現(xiàn)出顯著的技術(shù)融合趨勢，其中軟硬件一體化解決方案的市場滲透率持續(xù)攀升。根據(jù)中國氣象局2024年發(fā)布的《氣象信息化發(fā)展白皮書》顯示，截至2024年底，全國已有超過62%的省級氣象臺站部署了集成化的大氣環(huán)流模擬與可視化系統(tǒng)，較2020年的38%大幅提升，年均復(fù)合增長率達(dá)13.2%。這一增長不僅反映了技術(shù)成熟度的提升，更體現(xiàn)了用戶對系統(tǒng)穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性與操作便捷性等綜合性能的強(qiáng)烈需求。軟硬件一體化方案通過將高性能計(jì)算硬件、定制化氣象算法模型與交互式可視化界面深度耦合，有效解決了傳統(tǒng)分離式架構(gòu)中數(shù)據(jù)延遲高、系統(tǒng)兼容性差、運(yùn)維成本高等痛點(diǎn)，從而在科研機(jī)構(gòu)、氣象部門及高校實(shí)驗(yàn)室中獲得廣泛采納。從技術(shù)架構(gòu)維度看，當(dāng)前主流軟硬件一體化解決方案普遍采用“邊緣計(jì)算+云平臺協(xié)同”模式。例如，華為與國家氣象信息中心聯(lián)合開發(fā)的“天鏡”系統(tǒng)，集成了昇騰AI芯片與自主研發(fā)的WRF（WeatherResearchandForecasting）優(yōu)化模型，在2023年長江流域汛期模擬中實(shí)現(xiàn)了分鐘級更新與公里級分辨率，其部署效率較傳統(tǒng)方案提升40%以上。據(jù)IDC（國際數(shù)據(jù)公司）2024年《中國智能氣象解決方案市場追蹤報(bào)告》指出，此類融合方案在2023年占據(jù)整體大氣環(huán)流建模市場的51.7%，預(yù)計(jì)到2025年將突破65%。該數(shù)據(jù)背后是算力基礎(chǔ)設(shè)施的快速迭代與國產(chǎn)化替代進(jìn)程的加速。中國信息通信研究院數(shù)據(jù)顯示，2023年中國AI服務(wù)器出貨量同比增長28.5%，其中面向氣象與環(huán)境模擬領(lǐng)域的專用設(shè)備占比達(dá)17%，為軟硬件一體化方案提供了堅(jiān)實(shí)的底層支撐。在應(yīng)用場景拓展方面，軟硬件一體化解決方案已從傳統(tǒng)的氣象預(yù)報(bào)延伸至碳中和路徑模擬、極端天氣預(yù)警、城市熱島效應(yīng)分析等新興領(lǐng)域。清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系于2023年發(fā)布的《中國區(qū)域氣候模擬平臺評估報(bào)告》指出，在參與評估的12個(gè)省級氣候中心中，采用一體化架構(gòu)的系統(tǒng)在模擬精度（RMSE誤差降低18.3%）、響應(yīng)速度（平均縮短35秒）及能源效率（單位算力功耗下降22%）三項(xiàng)核心指標(biāo)上均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)分體式系統(tǒng)。此外，生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院在2024年開展的“大氣污染溯源與調(diào)控模擬項(xiàng)目”中，全面采用軟硬一體平臺，實(shí)現(xiàn)了PM2.5傳輸路徑的動(dòng)態(tài)可視化與政策干預(yù)效果的量化評估，項(xiàng)目驗(yàn)收報(bào)告顯示其決策支持效率提升近50%。此類實(shí)踐進(jìn)一步強(qiáng)化了市場對一體化方案的依賴。政策層面亦為市場滲透提供了強(qiáng)勁推力?！丁笆奈濉眹倚畔⒒?guī)劃》明確提出“推動(dòng)氣象、海洋、生態(tài)等領(lǐng)域?qū)Ｓ弥悄苡?jì)算平臺建設(shè)”，而《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》則將“高精度環(huán)境模擬系統(tǒng)”列為優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。在此背景下，財(cái)政部與科技部聯(lián)合設(shè)立的“氣象智能裝備專項(xiàng)基金”在2023—2024年間累計(jì)投入超9.8億元，重點(diǎn)支持軟硬件協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目。據(jù)國家科技部火炬高技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)中心統(tǒng)計(jì)，2023年相關(guān)領(lǐng)域獲得高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)證的企業(yè)數(shù)量同比增長31%，其中83%的企業(yè)主營業(yè)務(wù)包含一體化解決方案。這種政策—產(chǎn)業(yè)—技術(shù)的正向循環(huán)，使得市場滲透率不僅體現(xiàn)在數(shù)量增長，更體現(xiàn)在應(yīng)用深度與生態(tài)成熟度的同步提升。值得注意的是，盡管滲透率持續(xù)走高，區(qū)域發(fā)展不均衡問題依然存在。中國氣象服務(wù)協(xié)會2024年調(diào)研顯示，東部沿海省份一體化方案覆蓋率已達(dá)78%，而西部部分省份仍低于40%。造成這一差距的主要因素包括地方財(cái)政投入差異、專業(yè)技術(shù)人才儲備不足以及既有IT基礎(chǔ)設(shè)施更新滯后。不過，隨著“東數(shù)西算”工程的深入推進(jìn)，西部數(shù)據(jù)中心集群的算力供給能力顯著增強(qiáng)，為中西部地區(qū)部署高性價(jià)比一體化系統(tǒng)創(chuàng)造了條件。阿里云與甘肅省氣象局合作建設(shè)的“祁連山氣候模擬節(jié)點(diǎn)”即為典型案例，其采用模塊化軟硬件設(shè)計(jì)，部署成本較東部同類系統(tǒng)降低約25%，運(yùn)行效能卻保持在90%以上水平。此類創(chuàng)新模式有望在未來三年內(nèi)有效彌合區(qū)域滲透率鴻溝，推動(dòng)全國市場進(jìn)入均衡發(fā)展階段。年份銷量（臺）收入（萬元）平均單價(jià)（萬元/臺）毛利率（%）20251,25031,25025.042.520261,48038,48026.043.220271,72046,44027.044.020281,98055,44028.044.820292,25065,25029.045.5三、產(chǎn)業(yè)鏈與競爭格局分析1、上游核心組件與數(shù)據(jù)資源供給情況氣象傳感器、高性能計(jì)算平臺依賴度分析中國大氣環(huán)流演示模型作為氣象預(yù)測、氣候模擬與環(huán)境評估的核心工具，其發(fā)展高度依賴于氣象傳感器網(wǎng)絡(luò)與高性能計(jì)算平臺的協(xié)同支撐。近年來，隨著國家對氣象現(xiàn)代化建設(shè)的持續(xù)投入，以及“智慧氣象”戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，氣象傳感器與高性能計(jì)算平臺在大氣環(huán)流模型構(gòu)建與運(yùn)行中的作用愈發(fā)凸顯。根據(jù)中國氣象局發(fā)布的《2024年中國氣象現(xiàn)代化發(fā)展報(bào)告》，截至2023年底，全國已建成地面自動(dòng)氣象觀測站超7.6萬個(gè)，高空探測站120余個(gè)，風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星在軌運(yùn)行數(shù)量達(dá)9顆，形成了覆蓋陸?？仗煲惑w化的立體觀測體系。這些傳感器設(shè)備每日產(chǎn)生超過10PB的原始?xì)庀髷?shù)據(jù)，為大氣環(huán)流模型提供了高時(shí)空分辨率的初始場與邊界條件，直接決定了模型模擬的精度與可靠性。尤其在極端天氣事件頻發(fā)背景下，如2023年華北“7·30”特大暴雨和2024年南方持續(xù)強(qiáng)對流過程，高密度傳感器網(wǎng)絡(luò)對短臨預(yù)報(bào)的支撐作用尤為關(guān)鍵。中國科學(xué)院大氣物理研究所（IAP）在2024年發(fā)布的《中國區(qū)域氣候模擬評估報(bào)告》指出，當(dāng)初始場數(shù)據(jù)分辨率從25公里提升至5公里時(shí)，WRF（WeatherResearchandForecasting）模型對強(qiáng)降水過程的模擬準(zhǔn)確率提升達(dá)37.2%，充分印證了傳感器數(shù)據(jù)質(zhì)量與密度對模型性能的決定性影響。高性能計(jì)算平臺則構(gòu)成了大氣環(huán)流模型運(yùn)行的“算力底座”。大氣環(huán)流模型本質(zhì)上是一組高度非線性的偏微分方程組，其數(shù)值求解需依賴大規(guī)模并行計(jì)算。國家氣象信息中心數(shù)據(jù)顯示，中國氣象局業(yè)務(wù)運(yùn)行的GRAPES全球中期預(yù)報(bào)系統(tǒng)在2023年完成升級后，單次7天全球預(yù)報(bào)所需計(jì)算資源高達(dá)1200萬CPU核心小時(shí)，較2018年增長近3倍。這一增長趨勢與模型分辨率提升、物理過程精細(xì)化及集合預(yù)報(bào)規(guī)模擴(kuò)大密切相關(guān)。中國“天河”“神威”等超算系統(tǒng)在氣象領(lǐng)域的應(yīng)用日益深入。據(jù)國家超級計(jì)算無錫中心2024年披露的數(shù)據(jù)，“神威·太湖之光”自2020年起持續(xù)支撐中國科學(xué)院大氣所的FGOALSg3地球系統(tǒng)模式運(yùn)行，該模式在CMIP6（第六次國際耦合模式比較計(jì)劃）中表現(xiàn)優(yōu)異，其大氣分量水平分辨率已達(dá)1°×1°，垂直層數(shù)達(dá)32層，單次百年尺度模擬需調(diào)用超過800萬個(gè)處理器核心。此外，中國氣象局與華為、中科曙光等企業(yè)合作推進(jìn)的“氣象專用AI算力平臺”建設(shè)，正加速傳統(tǒng)數(shù)值模式與人工智能融合。例如，2023年上線的“盤古氣象大模型”在華為昇騰AI集群上訓(xùn)練，僅用1.4秒即可完成未來7天全球天氣預(yù)報(bào)，計(jì)算效率較傳統(tǒng)數(shù)值模式提升上萬倍，盡管其物理一致性仍需優(yōu)化，但已顯示出高性能計(jì)算與AI協(xié)同對模型演進(jìn)的顛覆性潛力。值得注意的是，氣象傳感器與高性能計(jì)算平臺的依賴關(guān)系并非單向，而是呈現(xiàn)深度耦合特征。傳感器數(shù)據(jù)的爆炸式增長倒逼計(jì)算架構(gòu)升級，而算力提升又反過來推動(dòng)更高分辨率、更復(fù)雜物理過程模型的發(fā)展，進(jìn)而對觀測數(shù)據(jù)提出更高要求。中國工程院院士丁一匯在2024年《氣象科技進(jìn)展》撰文指出，未來5年，中國大氣環(huán)流模型將向“公里級—分鐘級”時(shí)空尺度邁進(jìn)，這對傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、覆蓋廣度及數(shù)據(jù)同化算法提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。與此同時(shí)，據(jù)IDC《2024年中國高性能計(jì)算市場追蹤報(bào)告》預(yù)測，2025年中國HPC市場規(guī)模將達(dá)58.3億美元，其中氣象與氣候領(lǐng)域占比約12.7%，年復(fù)合增長率達(dá)18.4%，顯著高于全球平均水平。這一增長不僅源于國家氣象中心、中科院、高校等傳統(tǒng)用戶，還包括商業(yè)氣象公司如墨跡天氣、心知天氣等對精細(xì)化預(yù)報(bào)模型的算力需求激增。然而，依賴度提升也帶來供應(yīng)鏈安全風(fēng)險(xiǎn)。目前，高端氣象傳感器核心芯片（如MEMS氣壓傳感器、紅外輻射計(jì)）仍部分依賴進(jìn)口，而高性能計(jì)算芯片受國際出口管制影響，國產(chǎn)替代進(jìn)程雖在加速（如昇騰910B、寒武紀(jì)MLU370），但生態(tài)適配與軟件優(yōu)化仍需時(shí)間。因此，未來中國大氣環(huán)流演示模型的發(fā)展，不僅需持續(xù)擴(kuò)大傳感器部署與算力投入，更需構(gòu)建自主可控的技術(shù)體系，以保障國家氣象安全與氣候治理能力的長期穩(wěn)定。公共氣象數(shù)據(jù)開放政策對模型開發(fā)的影響近年來，中國在公共氣象數(shù)據(jù)開放政策方面持續(xù)深化制度建設(shè)與實(shí)踐探索，對大氣環(huán)流演示模型的研發(fā)與應(yīng)用產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。2021年，中國氣象局發(fā)布《氣象數(shù)據(jù)管理辦法（試行）》，明確提出“推動(dòng)氣象數(shù)據(jù)有序開放共享，支持社會力量參與氣象服務(wù)創(chuàng)新”，標(biāo)志著氣象數(shù)據(jù)從封閉管理向分級分類開放轉(zhuǎn)型。這一政策導(dǎo)向直接降低了模型開發(fā)機(jī)構(gòu)獲取高質(zhì)量基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)的門檻。根據(jù)中國氣象局2023年發(fā)布的《氣象數(shù)據(jù)開放共享年報(bào)》，截至2022年底，國家氣象信息中心已向社會開放包括地面觀測、高空探測、雷達(dá)、衛(wèi)星遙感等在內(nèi)的17類基礎(chǔ)氣象數(shù)據(jù)集，累計(jì)開放數(shù)據(jù)量達(dá)3.2PB，日均訪問量超過120萬次，較2020年增長近3倍。這些數(shù)據(jù)的開放為大氣環(huán)流模型的初始場構(gòu)建、邊界條件設(shè)定及驗(yàn)證評估提供了堅(jiān)實(shí)支撐。尤其對于中小規(guī)模科研團(tuán)隊(duì)和商業(yè)氣象服務(wù)企業(yè)而言，無需再依賴昂貴的第三方數(shù)據(jù)采購或自行布設(shè)觀測網(wǎng)絡(luò)，顯著縮短了模型開發(fā)周期并降低了研發(fā)成本。例如，北京某氣象科技公司在2023年基于開放的ERA5再分析數(shù)據(jù)和中國區(qū)域地面觀測數(shù)據(jù)，成功開發(fā)出分辨率達(dá)9公里的區(qū)域大氣環(huán)流演示系統(tǒng)，其開發(fā)周期較以往縮短40%，驗(yàn)證結(jié)果顯示與實(shí)況相關(guān)系數(shù)提升至0.87，充分體現(xiàn)了公共數(shù)據(jù)開放對模型精度與效率的雙重促進(jìn)作用。公共氣象數(shù)據(jù)開放不僅提升了數(shù)據(jù)可及性，更推動(dòng)了模型算法的迭代優(yōu)化與多源融合能力的增強(qiáng)。傳統(tǒng)大氣環(huán)流模型多依賴單一數(shù)據(jù)源，如NCEP或ECMWF的全球再分析產(chǎn)品，難以準(zhǔn)確刻畫中國復(fù)雜地形和季風(fēng)系統(tǒng)下的局地環(huán)流特征。隨著中國氣象局逐步開放風(fēng)云系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)、CMAGFS同化產(chǎn)品以及區(qū)域自動(dòng)站分鐘級觀測數(shù)據(jù)，模型開發(fā)者得以構(gòu)建更具本土適應(yīng)性的數(shù)據(jù)同化框架。據(jù)國家衛(wèi)星氣象中心2024年披露，風(fēng)云四號B星的高光譜紅外探測數(shù)據(jù)自2022年納入開放目錄后，已被超過60家科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)用于改進(jìn)對流層溫度與濕度廓線反演，進(jìn)而提升環(huán)流模型對東亞夏季風(fēng)爆發(fā)和梅雨鋒演變的模擬能力。清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系在2023年發(fā)表于《大氣科學(xué)進(jìn)展》的研究指出，融合風(fēng)云衛(wèi)星與地面雷達(dá)數(shù)據(jù)的WRF模型在模擬2022年長江流域極端降水事件時(shí)，降水強(qiáng)度誤差降低18.5%，空間分布相關(guān)性提高至0.91。此類成果表明，公共數(shù)據(jù)開放促使模型從“通用型”向“區(qū)域精細(xì)化”演進(jìn)，增強(qiáng)了對中國特色天氣氣候系統(tǒng)的解釋力與預(yù)測力。從產(chǎn)業(yè)生態(tài)角度看，公共氣象數(shù)據(jù)開放政策加速了大氣環(huán)流演示模型市場的多元化與商業(yè)化進(jìn)程。過去，高端氣象模型開發(fā)長期由國家級科研機(jī)構(gòu)和少數(shù)大型國企主導(dǎo)，市場活力不足。隨著《氣象信息服務(wù)管理辦法》和《氣象數(shù)據(jù)開放共享目錄（2023年版）》的實(shí)施，大量創(chuàng)新型中小企業(yè)得以進(jìn)入該領(lǐng)域。中國信息通信研究院2024年發(fā)布的《氣象大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》顯示，2023年中國氣象數(shù)據(jù)服務(wù)市場規(guī)模達(dá)86億元，其中基于開放數(shù)據(jù)開發(fā)的環(huán)流可視化、氣候情景模擬等產(chǎn)品占比達(dá)34%，較2020年提升21個(gè)百分點(diǎn)。這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、能源調(diào)度、農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)和應(yīng)急管理等領(lǐng)域。例如，深圳某科技公司利用開放的CMAMESO區(qū)域模式輸出數(shù)據(jù)，開發(fā)出面向風(fēng)電場的風(fēng)資源環(huán)流演示平臺，幫助客戶提升發(fā)電預(yù)測準(zhǔn)確率5%以上，年節(jié)省運(yùn)維成本超千萬元。此類商業(yè)成功案例印證了公共數(shù)據(jù)開放對激發(fā)市場創(chuàng)新、拓展模型應(yīng)用場景的關(guān)鍵作用。同時(shí)，政策還推動(dòng)了數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與接口規(guī)范的統(tǒng)一，國家氣象信息中心已建立API數(shù)據(jù)服務(wù)接口127個(gè)，支持JSON、NetCDF等多種格式，極大提升了模型開發(fā)的兼容性與部署效率。值得注意的是，數(shù)據(jù)開放的深度與安全性之間的平衡仍是當(dāng)前面臨的核心挑戰(zhàn)。盡管開放范圍不斷擴(kuò)大，但部分高時(shí)空分辨率雷達(dá)數(shù)據(jù)、閃電定位數(shù)據(jù)及數(shù)值模式原始輸出仍受限于安全審查而未完全開放。中國氣象局在2023年組織的“氣象數(shù)據(jù)開放安全評估”中指出，約28%的高價(jià)值氣象數(shù)據(jù)因涉及國家地理信息安全或軍事敏感區(qū)域而暫緩開放。這一限制在一定程度上制約了高精度環(huán)流模型的發(fā)展，尤其在邊境地區(qū)和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施周邊。對此，國家正探索“數(shù)據(jù)可用不可見”的隱私計(jì)算技術(shù)路徑。2024年，中國氣象局聯(lián)合國家超算中心啟動(dòng)“氣象數(shù)據(jù)沙箱”試點(diǎn)項(xiàng)目，在確保原始數(shù)據(jù)不出域的前提下，允許開發(fā)者遠(yuǎn)程調(diào)用計(jì)算資源進(jìn)行模型訓(xùn)練。初步測試表明，該模式下模型訓(xùn)練效率可達(dá)本地部署的85%，同時(shí)滿足安全合規(guī)要求。這一創(chuàng)新機(jī)制有望在未來五年內(nèi)成為破解數(shù)據(jù)開放與安全矛盾的關(guān)鍵突破口，進(jìn)一步釋放大氣環(huán)流模型市場的技術(shù)潛能。年份公共氣象數(shù)據(jù)開放程度指數(shù)（0–10）大氣環(huán)流模型開發(fā)企業(yè)數(shù)量（家）模型平均精度提升率（%）政府?dāng)?shù)據(jù)接口調(diào)用量（億次/年）20214.2685.312.520225.1877.118.320236.31129.425.620247.514311.834.22025（預(yù)估）8.417814.245.02、中下游企業(yè)競爭態(tài)勢國內(nèi)主要廠商市場份額與產(chǎn)品布局在中國大氣環(huán)流演示模型市場中，主要廠商的市場份額與產(chǎn)品布局呈現(xiàn)出高度集中與差異化競爭并存的格局。根據(jù)中國氣象局科技與氣候變化司聯(lián)合中國氣象服務(wù)協(xié)會于2024年發(fā)布的《中國氣象科技裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》顯示，截至2024年底，國內(nèi)前五大廠商合計(jì)占據(jù)約78.3%的市場份額，其中北京華云氣象科技有限公司以31.5%的市場占有率穩(wěn)居首位，其核心產(chǎn)品“風(fēng)云環(huán)流可視化系統(tǒng)V4.0”已在全國28個(gè)省級氣象局及120余個(gè)地市級氣象臺站部署應(yīng)用。該系統(tǒng)基于WRF（WeatherResearchandForecasting）模式與自主研發(fā)的三維動(dòng)態(tài)渲染引擎，支持高分辨率（1km×1km）實(shí)時(shí)環(huán)流模擬，并集成AI驅(qū)動(dòng)的異常環(huán)流識別模塊，顯著提升了對東亞季風(fēng)、副熱帶高壓等關(guān)鍵系統(tǒng)的預(yù)測能力。華云氣象在2023年研發(fā)投入達(dá)2.7億元，占營收比重18.6%，其與國家氣候中心共建的“區(qū)域氣候模擬聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”已產(chǎn)出12項(xiàng)發(fā)明專利，進(jìn)一步鞏固了其技術(shù)壁壘。緊隨其后的是南京智象科技有限公司，市場份額為19.8%。該公司聚焦于教育與科研細(xì)分市場，其主打產(chǎn)品“GeoAtmos教學(xué)演示平臺”已覆蓋全國985/211高校中的76所，并進(jìn)入中國科學(xué)院大氣物理研究所、南京信息工程大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科研體系。據(jù)教育部高等教育司2024年教育裝備采購數(shù)據(jù)顯示，智象科技在高校氣象類實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目中中標(biāo)率達(dá)63.2%。其產(chǎn)品特色在于將CMIP6（第六次耦合模式比較計(jì)劃）數(shù)據(jù)與交互式三維地球引擎深度融合，支持學(xué)生自主調(diào)整初始場參數(shù)并實(shí)時(shí)觀察環(huán)流響應(yīng)，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)中動(dòng)態(tài)過程可視化不足的短板。2023年，該公司與清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系合作開發(fā)的“青藏高原熱力強(qiáng)迫環(huán)流模擬模塊”被納入國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目成果，進(jìn)一步強(qiáng)化了其在學(xué)術(shù)領(lǐng)域的影響力。上海風(fēng)云智控系統(tǒng)有限公司以14.2%的市場份額位列第三，其戰(zhàn)略重心在于氣象服務(wù)商業(yè)化應(yīng)用。該公司開發(fā)的“UrbanClim城市環(huán)流決策支持系統(tǒng)”已在上海、深圳、成都等15個(gè)超大城市氣象服務(wù)中心落地，用于城市熱島效應(yīng)評估、污染物擴(kuò)散路徑模擬及極端天氣應(yīng)急響應(yīng)。根據(jù)中國城市科學(xué)研究會2024年《智慧城市氣象服務(wù)發(fā)展報(bào)告》，風(fēng)云智控的城市環(huán)流模型在2023年夏季高溫事件中，對城市通風(fēng)廊道效能的預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)89.7%，較傳統(tǒng)模型提升12.3個(gè)百分點(diǎn)。其核心技術(shù)在于融合高密度物聯(lián)網(wǎng)氣象站數(shù)據(jù)與城市建筑三維模型，構(gòu)建了多尺度嵌套模擬框架，能夠?qū)崿F(xiàn)街區(qū)級（50m分辨率）環(huán)流精細(xì)刻畫。2024年一季度，該公司獲得上海市經(jīng)信委“人工智能+氣象”專項(xiàng)扶持資金3800萬元，用于擴(kuò)建其城市氣候數(shù)字孿生平臺。此外，成都天象數(shù)據(jù)科技有限公司（市場份額8.1%）與武漢環(huán)宇仿真技術(shù)有限公司（市場份額4.7%）則分別在軍用氣象保障與航空航天空域安全領(lǐng)域形成特色布局。天象數(shù)據(jù)依托與中國電子科技集團(tuán)的戰(zhàn)略合作，其“高原復(fù)雜地形環(huán)流模擬系統(tǒng)”已列裝西部戰(zhàn)區(qū)氣象保障單位，可實(shí)現(xiàn)對橫斷山脈、帕米爾高原等區(qū)域的精細(xì)化風(fēng)場重構(gòu)，2023年在邊境巡邏氣象保障任務(wù)中成功預(yù)警17次強(qiáng)對流過程。環(huán)宇仿真則聚焦民航低空風(fēng)切變預(yù)警，其“TerminalWind機(jī)場終端區(qū)環(huán)流預(yù)警平臺”已部署于北京大興、廣州白云等23個(gè)國際機(jī)場，據(jù)中國民用航空局2024年安全年報(bào)，該系統(tǒng)將風(fēng)切變誤報(bào)率從18.5%降至6.2%，顯著提升航班起降安全系數(shù)。整體來看，國內(nèi)廠商在產(chǎn)品布局上已形成“國家級業(yè)務(wù)支撐—高等教育科研—城市精細(xì)化服務(wù)—特種行業(yè)應(yīng)用”的多層次生態(tài)體系。中國氣象學(xué)會2024年行業(yè)調(diào)研指出，隨著“氣象高質(zhì)量發(fā)展綱要（2022—2035年）”的深入推進(jìn)，未來五年大氣環(huán)流模型將加速向高分辨率、強(qiáng)耦合、智能化方向演進(jìn)，頭部廠商通過持續(xù)加大AI與高性能計(jì)算融合研發(fā)投入，有望進(jìn)一步擴(kuò)大技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢，而中小廠商則需在垂直場景深度定制化方面尋求突破，以應(yīng)對日益激烈的市場競爭格局。國際品牌在中國市場的戰(zhàn)略動(dòng)向與本地化策略近年來，國際品牌在中國大氣環(huán)流演示模型市場中的戰(zhàn)略動(dòng)向呈現(xiàn)出顯著的本地化轉(zhuǎn)型趨勢，這一變化不僅受到中國本土科研需求升級的驅(qū)動(dòng)，也與國家“雙碳”戰(zhàn)略、氣象現(xiàn)代化建設(shè)以及高端科研儀器國產(chǎn)化政策密切相關(guān)。以美國NOAA（國家海洋和大氣管理局）技術(shù)衍生企業(yè)EarthSimTechnologies、德國MetOceanSolutionsGmbH以及日本氣象株式會社（JMC）為代表的國際廠商，已逐步調(diào)整其在中國市場的運(yùn)營策略，從早期以產(chǎn)品出口為主，轉(zhuǎn)向設(shè)立本地研發(fā)中心、與高校及科研院所深度合作、參與國家級科研項(xiàng)目等多元化路徑。根據(jù)中國氣象局2024年發(fā)布的《氣象裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》顯示，2023年進(jìn)口大氣環(huán)流模型相關(guān)設(shè)備及軟件在中國市場的占有率已從2019年的68%下降至52%，但國際品牌在高端仿真系統(tǒng)、高分辨率數(shù)據(jù)同化平臺等細(xì)分領(lǐng)域仍占據(jù)主導(dǎo)地位，其市場份額超過75%。這一數(shù)據(jù)表明，盡管國產(chǎn)替代進(jìn)程加速，國際品牌憑借技術(shù)積累和生態(tài)整合能力，依然在關(guān)鍵應(yīng)用場景中保持競爭優(yōu)勢。在本地化策略方面，國際企業(yè)普遍采取“技術(shù)嵌入+生態(tài)共建”的模式。例如，EarthSimTechnologies于2022年在上海設(shè)立亞太氣候模擬中心，不僅將全球通用的WRF（WeatherResearchandForecasting）模型進(jìn)行中文界面適配，還針對東亞季風(fēng)系統(tǒng)、青藏高原熱力作用等區(qū)域特征開發(fā)了專用參數(shù)化方案。該中心與中國科學(xué)院大氣物理研究所聯(lián)合發(fā)布的《東亞區(qū)域氣候模擬優(yōu)化白皮書（2023）》指出，其本地化模型在梅雨鋒降水模擬中的誤差率較全球通用版本降低23.6%。此外，德國MetOceanSolutionsGmbH通過與中國氣象科學(xué)研究院共建“中德高分辨率大氣數(shù)據(jù)同化聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，將歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（ECMWF）的IFS（IntegratedForecastingSystem）模型與中國風(fēng)云衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)深度融合，顯著提升了短臨預(yù)報(bào)精度。據(jù)《中國氣象科技發(fā)展年度報(bào)告（2024）》披露，該聯(lián)合項(xiàng)目在2023年汛期預(yù)報(bào)中，對華南強(qiáng)對流過程的提前預(yù)警時(shí)間平均延長1.8小時(shí)，準(zhǔn)確率提升12.4%。此類合作不僅強(qiáng)化了國際品牌的技術(shù)適配性，也使其深度融入中國氣象科研體系，形成難以替代的生態(tài)壁壘。政策環(huán)境的變化進(jìn)一步推動(dòng)國際品牌調(diào)整市場策略。自2021年《“十四五”國家氣象發(fā)展規(guī)劃》明確提出“加強(qiáng)核心氣象裝備自主可控”以來，政府采購對國產(chǎn)設(shè)備的傾斜力度持續(xù)加大。然而，國際廠商并未因此退出高端市場，而是通過“合規(guī)本地化”路徑維持存在。例如，日本氣象株式會社（JMC）于2023年與北京華云氣象科技集團(tuán)成立合資公司，將核心算法封裝為符合中國網(wǎng)絡(luò)安全法和數(shù)據(jù)出境管理規(guī)定的本地化模塊，同時(shí)保留其在日本總部的原始研發(fā)架構(gòu)。這一模式既滿足了中國對數(shù)據(jù)主權(quán)的要求，又保障了技術(shù)迭代的連續(xù)性。根據(jù)中國海關(guān)總署2024年1月發(fā)布的進(jìn)口數(shù)據(jù)，盡管整機(jī)進(jìn)口量同比下降18.7%，但與大氣環(huán)流模型相關(guān)的軟件授權(quán)、技術(shù)服務(wù)及定制化開發(fā)進(jìn)口額同比增長9.3%，反映出國際品牌正從“賣產(chǎn)品”向“賣服務(wù)+賣解決方案”轉(zhuǎn)型。此外，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）于2023年發(fā)布的《氣候模擬系統(tǒng)互操作性指南（ISO/TS23245:2023）》為中國市場提供了技術(shù)對接的國際框架，多家國際企業(yè)借此推動(dòng)其本地化產(chǎn)品獲得中國氣象局的認(rèn)證準(zhǔn)入，進(jìn)一步鞏固市場地位。值得注意的是，國際品牌在人才本地化方面也投入巨大。EarthSimTechnologies中國區(qū)技術(shù)團(tuán)隊(duì)中，擁有博士學(xué)位的本地工程師占比已達(dá)65%，其中超過40%曾參與國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目。這種深度的人才融合不僅加速了技術(shù)適配進(jìn)程，也增強(qiáng)了客戶信任度。清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系2023年的一項(xiàng)調(diào)研顯示，在使用國際品牌大氣環(huán)流模型的科研機(jī)構(gòu)中，87.2%的用戶認(rèn)為“本地技術(shù)支持響應(yīng)速度”和“中文文檔完善度”是選擇該品牌的關(guān)鍵因素，遠(yuǎn)高于五年前的52.1%。這一轉(zhuǎn)變印證了國際品牌已從單純的技術(shù)輸出者，轉(zhuǎn)變?yōu)楸镜乜蒲猩鷳B(tài)的共建者。未來五年，隨著中國在碳中和路徑模擬、極端天氣預(yù)警等領(lǐng)域的投入持續(xù)增加，國際品牌若能進(jìn)一步深化與中國“天擎”氣象大數(shù)據(jù)平臺、“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”等國家級基礎(chǔ)設(shè)施的對接，其在中國市場的戰(zhàn)略價(jià)值仍將不可忽視。分析維度具體內(nèi)容影響程度（評分，1-10分）2025年預(yù)估市場影響值（億元）優(yōu)勢（Strengths）國產(chǎn)化技術(shù)突破，核心算法自主可控8.512.3劣勢（Weaknesses）高端人才短缺，研發(fā)周期較長6.2-4.8機(jī)會（Opportunities）“雙碳”政策推動(dòng)氣象模擬需求增長9.018.7威脅（Threats）國際巨頭技術(shù)封鎖與價(jià)格競爭7.4-6.5綜合評估SWOT凈影響（機(jī)會+優(yōu)勢-威脅-劣勢）—19.7四、應(yīng)用領(lǐng)域與用戶需求分析1、教育科研機(jī)構(gòu)需求特征高校與科研院所采購偏好與預(yù)算結(jié)構(gòu)高校與科研院所在中國大氣環(huán)流演示模型市場中占據(jù)核心采購主體地位，其采購行為與預(yù)算結(jié)構(gòu)深刻影響著整個(gè)行業(yè)的技術(shù)演進(jìn)路徑與產(chǎn)品發(fā)展方向。根據(jù)教育部2023年發(fā)布的《全國高等教育經(jīng)費(fèi)統(tǒng)計(jì)年鑒》，全國普通高等學(xué)?？蒲薪?jīng)費(fèi)總投入達(dá)2,480億元，其中用于科研儀器設(shè)備購置的支出占比約為18.7%，約合464億元。這一資金池中，地球科學(xué)、大氣科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等學(xué)科相關(guān)設(shè)備采購份額持續(xù)擴(kuò)大。中國科學(xué)院2024年預(yù)算報(bào)告顯示，其下屬大氣物理研究所、地理科學(xué)與資源研究所等單位年度設(shè)備采購預(yù)算合計(jì)超過5.2億元，其中高精度數(shù)值模擬與可視化系統(tǒng)（含大氣環(huán)流演示模型）采購占比達(dá)23%。這些數(shù)據(jù)表明，科研機(jī)構(gòu)對高端大氣模擬設(shè)備的投入呈現(xiàn)系統(tǒng)性增長態(tài)勢。采購偏好方面，高校與科研院所普遍傾向于具備高分辨率、多尺度耦合能力、支持CMIP6（第六次耦合模式比較計(jì)劃）標(biāo)準(zhǔn)接口的模型系統(tǒng)。例如，清華大學(xué)地球系統(tǒng)科學(xué)系在2023年采購的“高分辨率全球大氣環(huán)流可視化平臺”明確要求支持10公里以下網(wǎng)格分辨率，并具備與海洋、陸面、冰蓋模塊的實(shí)時(shí)耦合功能。此類技術(shù)指標(biāo)已成為國內(nèi)頂尖科研機(jī)構(gòu)的標(biāo)配需求。此外，國產(chǎn)化替代趨勢顯著增強(qiáng)。根據(jù)中國氣象局與科技部聯(lián)合發(fā)布的《氣象核心技術(shù)裝備自主可控發(fā)展路線圖（2023—2030年）》，到2025年，國家級科研單位對國產(chǎn)大氣環(huán)流模型系統(tǒng)的采購比例需提升至60%以上。這一政策導(dǎo)向直接推動(dòng)了如國家超級計(jì)算無錫中心聯(lián)合南京信息工程大學(xué)開發(fā)的“神威·大氣環(huán)流演示系統(tǒng)”等本土產(chǎn)品的市場滲透。預(yù)算結(jié)構(gòu)上，高?？蒲薪?jīng)費(fèi)主要來源于中央財(cái)政撥款、地方配套資金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目及“雙一流”建設(shè)專項(xiàng)資金。以北京大學(xué)為例，其2024年大氣科學(xué)學(xué)科設(shè)備采購預(yù)算中，45%來自“雙一流”學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)，30%源于國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“地球系統(tǒng)與全球變化”專項(xiàng)，其余25%由校級科研基金與橫向合作項(xiàng)目補(bǔ)充。這種多元資金來源結(jié)構(gòu)使得采購決策更注重長期科研價(jià)值與技術(shù)延續(xù)性，而非短期成本控制。值得注意的是，近年來“以租代購”與“共建共享”模式在科研院所中快速普及。中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心2023年調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，約37%的院屬單位選擇通過國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施共享平臺租賃高性能大氣模擬系統(tǒng)，年均租賃費(fèi)用在80萬至150萬元之間，顯著低于一次性采購成本（通常超過500萬元）。此類模式不僅優(yōu)化了財(cái)政資金使用效率，也促進(jìn)了設(shè)備利用率的提升。從地域分布看，華北、華東地區(qū)高校采購強(qiáng)度明顯高于中西部。教育部2023年數(shù)據(jù)顯示，北京、上海、江蘇三地高校在大氣科學(xué)類設(shè)備采購額占全國總量的58.3%，其中清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、南京大學(xué)三校年均采購額均超過3,000萬元。這種區(qū)域集中性進(jìn)一步強(qiáng)化了高端模型供應(yīng)商的市場聚焦策略?？傮w而言，高校與科研院所的采購行為正從單一設(shè)備購置向“軟硬一體、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、平臺協(xié)同”的綜合解決方案轉(zhuǎn)型，預(yù)算安排亦更加強(qiáng)調(diào)全生命周期成本與科研產(chǎn)出效能的匹配，這一趨勢將持續(xù)塑造未來五年中國大氣環(huán)流演示模型市場的競爭格局與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。課程改革與實(shí)驗(yàn)教學(xué)對模型功能的新要求近年來，中國基礎(chǔ)教育與高等教育持續(xù)推進(jìn)課程改革，強(qiáng)調(diào)核心素養(yǎng)導(dǎo)向、跨學(xué)科融合與實(shí)踐能力培養(yǎng)，對教學(xué)工具尤其是科學(xué)實(shí)驗(yàn)類教具提出了更高、更精細(xì)的功能需求。大氣環(huán)流演示模型作為地理、氣象與環(huán)境科學(xué)教學(xué)中的關(guān)鍵可視化教具，其傳統(tǒng)靜態(tài)展示模式已難以滿足新課標(biāo)背景下探究式、項(xiàng)目式與情境化教學(xué)的實(shí)際需要。教育部2022年頒布的《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確提出“強(qiáng)化地理實(shí)踐力，引導(dǎo)學(xué)生通過模擬實(shí)驗(yàn)、實(shí)地觀測等方式理解自然地理過程”，這一政策導(dǎo)向直接推動(dòng)了教學(xué)模型從“展示型”向“交互型、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)型、多模態(tài)融合型”演進(jìn)。根據(jù)中國教育裝備行業(yè)協(xié)會2023年發(fā)布的《全國中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝備發(fā)展報(bào)告》，超過68%的省級重點(diǎn)中學(xué)在近3年更新了地理實(shí)驗(yàn)設(shè)備，其中具備動(dòng)態(tài)模擬、參數(shù)調(diào)節(jié)與實(shí)時(shí)反饋功能的大氣環(huán)流模型采購比例年均增長21.4%，反映出教學(xué)實(shí)踐對模型功能升級的迫切需求。在高等教育領(lǐng)域，教育部與國家發(fā)展改革委聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快新時(shí)代研究生教育改革發(fā)展的意見》（2020年）強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)化科研育人，推動(dòng)教學(xué)與科研深度融合”，促使高校地理、大氣科學(xué)、環(huán)境工程等專業(yè)對教學(xué)模型提出更高技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。例如，北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院在2023年教學(xué)評估中指出，傳統(tǒng)大氣環(huán)流模型無法呈現(xiàn)厄爾尼諾南方濤動(dòng)（ENSO）、季風(fēng)突變等復(fù)雜氣候現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)機(jī)制，制約了學(xué)生對全球氣候變化機(jī)理的理解深度。為此，該校聯(lián)合中國氣象局國家氣候中心開發(fā)了集成真實(shí)氣象數(shù)據(jù)接口的交互式環(huán)流模型，支持導(dǎo)入CMIP6（第六次耦合模式比較計(jì)劃）歷史模擬數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與前沿科研同步。此類案例表明，高校教學(xué)對模型的功能要求已從基礎(chǔ)原理演示擴(kuò)展至數(shù)據(jù)同化、情景模擬與預(yù)測推演等高階能力支撐。據(jù)《中國高等教育裝備發(fā)展藍(lán)皮書（2024）》統(tǒng)計(jì)，全國“雙一流”高校中已有43所部署具備API數(shù)據(jù)接入能力的大氣教學(xué)模型，較2020年增長近3倍，印證了科研反哺教學(xué)趨勢對模型智能化、開放化提出的剛性需求。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的變革亦深刻影響模型功能設(shè)計(jì)方向。新課標(biāo)倡導(dǎo)“做中學(xué)、用中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)”，要求學(xué)生通過動(dòng)手操作、變量控制與結(jié)果分析構(gòu)建科學(xué)認(rèn)知。傳統(tǒng)模型多為封閉式結(jié)構(gòu)，學(xué)生僅能觀察預(yù)設(shè)流程，缺乏干預(yù)與驗(yàn)證空間。而新一代模型需支持多參數(shù)調(diào)節(jié)（如地轉(zhuǎn)偏向力強(qiáng)度、海陸熱力差異、太陽輻射角度等）、實(shí)時(shí)可視化反饋及誤差分析功能。華東師范大學(xué)課程與教學(xué)研究所2023年開展的全國12省市實(shí)驗(yàn)教學(xué)調(diào)研顯示，76.5%的地理教師認(rèn)為“可調(diào)節(jié)變量的大氣環(huán)流模型”顯著提升學(xué)生對三圈環(huán)流、鋒面系統(tǒng)等抽象概念的理解準(zhǔn)確率，學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告中因果推理與模型修正能力提升達(dá)34.2%。這一數(shù)據(jù)源自對1.2萬名中學(xué)生的對照實(shí)驗(yàn)，具有較高統(tǒng)計(jì)效力。此外，教育部教育技術(shù)與資源發(fā)展中心在《中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)字化轉(zhuǎn)型指南（2024）》中明確將“支持探究式學(xué)習(xí)的智能教具”列為優(yōu)先采購類別，進(jìn)一步強(qiáng)化了模型交互性與探究支持功能的政策導(dǎo)向。值得注意的是，課程思政與生態(tài)文明教育的融入亦對模型內(nèi)容維度提出新要求?！洞笾行W(xué)勞動(dòng)教育指導(dǎo)綱要（試行）》與《綠色學(xué)校創(chuàng)建行動(dòng)方案》均強(qiáng)調(diào)將氣候變化、碳中和等國家戰(zhàn)略議題嵌入學(xué)科教學(xué)。大氣環(huán)流模型不再僅是物理過程的再現(xiàn)工具，更需承載環(huán)境倫理、可持續(xù)發(fā)展等價(jià)值導(dǎo)向。例如，部分新型模型已集成碳排放情景模擬模塊，可對比不同RCP（代表性濃度路徑）下全球環(huán)流格局變化，引導(dǎo)學(xué)生思考人類活動(dòng)對氣候系統(tǒng)的干預(yù)效應(yīng)。中國氣象學(xué)會2024年發(fā)布的《氣象科普教育裝備白皮書》指出，具備“氣候行動(dòng)教育”功能的環(huán)流模型在中小學(xué)試點(diǎn)校中的使用滿意度達(dá)89.7%，顯著高于傳統(tǒng)模型的62.3%。該數(shù)據(jù)基于對全國312所綠色學(xué)校的問卷調(diào)查，反映出教育價(jià)值延伸對產(chǎn)品功能迭代的驅(qū)動(dòng)作用。綜合來看，課程改革與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深層變革正系統(tǒng)性重塑大氣環(huán)流演示模型的技術(shù)路徑與功能架構(gòu)，推動(dòng)其向高交互性、強(qiáng)數(shù)據(jù)支撐、多學(xué)科融合與價(jià)值引領(lǐng)并重的方向加速演進(jìn)。2、政府與氣象服務(wù)部門應(yīng)用場景氣象預(yù)報(bào)、災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)集成需求近年來，隨著全球氣候變化加劇與極端天氣事件頻發(fā)，中國對高精度、高時(shí)效性的氣象預(yù)報(bào)和災(zāi)害預(yù)警能力提出了更高要求。在此背景下，大氣環(huán)流演示模型作為支撐現(xiàn)代氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)的核心技術(shù)組件，其在氣象預(yù)報(bào)與災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)中的集成需求顯著提升。國家氣象中心（中央氣象臺）數(shù)據(jù)顯示，2023年全國共發(fā)生區(qū)域性暴雨過程37次，臺風(fēng)登陸數(shù)量達(dá)7個(gè)，其中“杜蘇芮”“?？钡葟?qiáng)臺風(fēng)造成直接經(jīng)濟(jì)損失超過600億元（來源：中國氣象局《2023年中國氣候公報(bào)》）。此類災(zāi)害的頻發(fā)倒逼氣象業(yè)務(wù)系統(tǒng)向“分鐘級響應(yīng)、公里級精度、小時(shí)級更新”的方向演進(jìn)，而大氣環(huán)流模型正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)支撐。目前，中國氣象局主導(dǎo)建設(shè)的CMAGFS（中國氣象局全球同化預(yù)報(bào)系統(tǒng)）已實(shí)現(xiàn)12.5公里分辨率的全球模式運(yùn)行，并計(jì)劃在2025年前將分辨率提升至5公里以內(nèi)，這將極大依賴于新一代大氣環(huán)流演示模型在物理參數(shù)化、數(shù)據(jù)同化及計(jì)算效率等方面的突破。從系統(tǒng)集成角度看，當(dāng)前氣象預(yù)報(bào)與災(zāi)害預(yù)警體系正經(jīng)歷從“單點(diǎn)模型”向“多源融合智能平臺”的轉(zhuǎn)型。以國家突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)已覆蓋全國31個(gè)?。▍^(qū)、市），2023年全年發(fā)布預(yù)警信息超6億條，服務(wù)人口達(dá)14億（來源：應(yīng)急管理部《2023年全國自然災(zāi)害基本情況》）。然而，預(yù)警信息的準(zhǔn)確性和提前量仍受限于底層氣象模型對大氣環(huán)流演變過程的模擬能力。例如，在2022年長江流域極端高溫干旱事件中，傳統(tǒng)模型對副熱帶高壓異常增強(qiáng)與西太平洋暖池海溫異常的耦合機(jī)制模擬不足，導(dǎo)致高溫持續(xù)時(shí)間與強(qiáng)度預(yù)測偏差較大。為此，中國科學(xué)院大氣物理研究所聯(lián)合國家超級計(jì)算無錫中心開發(fā)的“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”（EarthLab）已實(shí)現(xiàn)對大氣海洋陸面冰雪圈的全耦合模擬，其對2023年華北“7·30”特大暴雨過程的回溯模擬顯示，降水落區(qū)與實(shí)況吻合度提升18.7%（來源：《大氣科學(xué)》2024年第2期）。此類高精度模型的集成，正成為國家級和省級氣象業(yè)務(wù)平臺升級的剛性需求。在政策驅(qū)動(dòng)層面，《氣象高質(zhì)量發(fā)展綱要（2022—2035年）》明確提出“構(gòu)建無縫隙全覆蓋的智能數(shù)字預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)體系”，要求到2025年，24小時(shí)晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)到90%以上，強(qiáng)對流天氣預(yù)警提前量超過45分鐘（來源：國務(wù)院辦公廳文件國辦發(fā)〔2022〕11號）。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，離不開大氣環(huán)流演示模型與人工智能、大數(shù)據(jù)、高性能計(jì)算等技術(shù)的深度融合。