应用领域介绍:
从海洋环流数值模拟到空气质量实时监测，到海洋灾害预报等，高性能计算正在以强大计算力助力人类实现对环境生态的深入洞察，实现海洋环境数值预报的精确性，为我国海洋资源开发以及海洋环境保护提供技术保障。
在海洋环境工程领域，天津超算中心与国家海洋局、中科院大气物理研究所、北京师范大学全球变化研究所、中国海洋大学、香港科大霍英东研究院、香港理工大学等展开了合作。
解决方案与服务内容：
能够提供实现高分辨率的海洋环境数值模拟与预报能力，为人民生产与生活、海洋经济发展、海洋管理、国防建设、海洋防灾减灾等提供服务和技术支撑。
典型案例:
案例一：大气-陆面模式和海洋-海冰模式模拟
自然资源部第一海洋研究所开展了海气耦合模式中热带SST偏差的来源于发展过程研究。以隐式海表温度偏差和海洋动力偏差的分析入手，结合单独大气模式和海洋模式的模拟结果，从印度洋、太平洋和大西洋三个大洋分别入手定量评估大气模式和海洋模式对热带SST偏差的共性，分析了大气-陆面模式和海洋-海冰模式模拟偏差对耦合模式热带SST模拟偏差的贡献。
EXP_ATM中由（a）短波辐射通量、（b）潜热通量、（c）长波辐射引起的年平均隐式SST偏差图（b）中箭头代表表面风场偏差。（隐式SST偏差的单位：℃）
案例二：海洋生态环境模拟
广州市香港科大霍英东研究院建立的CMOMS数值模拟系统，对中国近海环流、生态及碳循环动力系统的调控机理等前沿科学问题进行数值模拟，并在气候变化、全球变暖的背景下，对未来100年西太平洋-中国海区域的碳收支、循环及其变异等进行数值预测，为应对中国海及其附近海域的气候变化提供参考与支持。
高分辨率CMOMS系统（右）与AVISO卫星观测（左）海表动力高度冬（上），夏（下）季分布对比
案例三：第三代中国海洋再分析产品的研制
国家海洋信息中心在国家重点研发计划的支持下，在“天河一号”高性能集群机上，开展了第三代中国海洋再分析产品的研制，该产品不仅水平分辨率（1/12°）、覆盖范围（全球）、涵盖要素（海面高、三维温盐流和海冰密集度、厚度和速度）同国际先进海洋再分析产品相当，并且还增加了潮信号，能够再现海洋中的大尺度、中尺度和部分天气尺度过程的变化特征，为海洋科学、气候变化、防灾减灾和环境保障提供能搞精度的海洋动态背景场。
全球海洋表面温度动画
案例四：海底管道优化设计
天津大学基于“天河三号”原型机利用大涡模拟(LES)和浸入边界法(IBM)建立的流固耦合模型，开展了沙质海床上弹性海底管道涡激振动的大规模数值模拟，分析了来流方向对弹性海底管道涡激振动响应的影响，探究了弹性海底管道涡激振动与沙质海床三维局部冲刷耦合机理，进一步完善了流-管-土多物理场耦合理论体系，提出了考虑流-管-土耦合作用的、改进的海底管道涡激振动和沙质海床三维冲刷计算模型，为海底管道的优化设计提供了理论依据。
图 近壁海底管道下游的三维漩涡结构
图 不同δ/D和G/D下力场和雷诺数的变化
不同间距比和折合流速条件下的近壁海底管道涡激振动泄涡模式
图 不同间距比和折合流速条件下的近壁海底管道涡激振动轨迹和相位
在弹性海底管道涡激振动研究方面，该课题组研究了不同来流方向下弹性海底管道的涡激振动响应、尾涡结构及其沿管道轴向的变化等，探讨了来流方向和雷诺数对管道的振型、频率和振幅的影响，建立了更为完善的弹性海底管道涡激振动理论体系。
图 不同来流角度和初始间距比条件下的近壁海底管道局部冲刷深度
在海底管道跨肩处的三维螺旋来流的研究方面，该课题组采用 CFD 数值模拟方法，全息再现了海底管道跨肩处的三维螺旋来流，探索了此三维流场结构对海床冲刷的作用机制，增强了学术界对管道周围海床三维局部冲刷过程的认识，以及快速发展阶段和缓慢发展阶段的成因及其对悬跨发展速度的影响。
在探究弹性海底管道涡激振动与沙质海床三维局部冲刷之间相互作用的问题上，采用 CFD 数值模拟，探讨了两者之间的耦合机理，提出了改进的、考虑耦合作用的弹性海底管道涡激振动和沙质海床三维局部冲刷计算模型。