2023 年11月立冬时节，南粤大地还在持续着炎炎夏日的骄阳似火，而东北的第一场暴雪，其单日降雪量已打破70 年来的记录。近年来，全球气候变化加剧，极端天气越来越多，破坏性的影响力持续提升。
世界气象组织（WMO）发布的《2022年全球气候状况报告》显示，过去8年（2015年至2022年）的全球平均温度是有记录以来的最高值。冰川融化、海洋热量和海平面上升在2022年再次达到了创纪录的水平。联合国秘书长古特雷斯表示，全球变暖的时代已经结束，全球沸腾的时代已然到来。
人类对海洋的了解，还没有对月球的了解多
海洋，覆盖地球上表面积的71%。她既是地球上生命的摇篮，是自然资源宝库，也是人类生存和发展的乐园。而她的绝大部分奥秘，人类还没有了解，海洋环境的复杂多变、海洋生态系统的持续演变，以及频繁发生的海洋灾害给人类社会可持续发展带来了严峻的挑战。
与此同时，海洋是气候的驱动力，是水循环、碳循环能量平衡的关键圈层，也是解决气候变化、污染和生物多样性丧失这三大全球性危机的纽带。面向未来的海洋研究，是国家发展的重要支撑，将在经济、气候、人口、环境、能源等领域产生重要影响。
数字科技打开了海洋领域创新和发展的大门
粤港澳大湾区，是我国人口密度最高、经济活力最强的区域之一，同时也是海洋灾害多发和主要受灾的地区。但由于地理位置特殊，海洋环境复杂，大湾区在海洋环境的监测、预测和预警方面，都存在不小的难题。
面对挑战和难题，南方海洋实验室的专家们正在与腾讯一起，利用数字孪生、大数据等多项技术，对天气预警、海洋环境保护、海洋经济建设提供创新思路。正如中国科学院院士、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）主任陈大可所说，“海洋大数据时代已经到来，人工智能和数字孪生等数字技术，为海洋研究和技术突破提供了全新的方法”。
《联合国海洋科学促进可持续发展十年（2021-2030年）实施计划摘要》，重点强调了实施海洋数据、信息和知识的共享与管理，并将海洋数字孪生作为十大挑战之一。这一次，南方海洋实验室和腾讯走在了世界前列。
2023 年 9 月，由南方海洋实验室和腾讯及生态伙伴联合打造的全球首个海洋数字孪生引擎 DTO Engine 发布，目前已应用在台风、风暴潮等海洋灾害的预测及应对工作中。
随着数字孪生技术走向产业应用深水区，它的价值也从可视化，走向可计算、可预测和可控制的新阶段。例如，以往可视化的方式，没有办法看到台风整体细致的结构。通过数字孪生能力，进行高维度的仿真，可以看到台风的风眼、强度、范围以及内部结构演变的情况。对于灾害天气的分析和预测，数字孪生系统可以结合实时观测数据，以数据驱动预报模型快速计算和预报，突破目前物理海洋预报的频率和时效性局限，形成近实时的滚动预报方式。
用数字孪生技术实现更精准的台风分析预测分几步？
要想做到对于异常天气的准确分析和预判，数字孪生平台也需要相应的基础支撑。
首先，是获得丰富的数据，海洋研究专家通过卫星、无人机集群、地波雷达、海洋站、声纳、浮标潜标等途径，构建立体观测系统，收集多维度、丰富的海洋数据。
第二，是多源数据的汇总，在腾讯云大数据、物联网等技术助力下，南方海洋实验室建立了大湾区海洋数据湖仓，将自然资源系统、科学研究机构等的多源异构数据进行了汇总和集成，便于数据融合算法的调用。
第三，是精准的计算模型，在传统的数据分析、物理学模型结合等模式，科学家们还在构建专属的海洋AI大模型，借助AI能力形成数据的智能分析。
在数据的采集、整理和计算能力基础上，研究者通过数字孪生技术，不仅能够分析归纳大气海洋的运动演变规律，也可以对未来海洋环境进行推演、预判，并且实时逼真、直观的呈现出来，便于更精准的科学决策。
基于海洋数字孪生及各项数据分析技术通过超高分辨率的，海、气、浪耦合模式研究，能够提升观测和预测的准确性。以今年9月2号台风苏拉为例，预测路径与台风实况路径已经十分接近。此外，数字孪生系统结合海水水位、波浪等数据，可以模拟海岸带海浪实况，对海水涨退潮对近岸的影响进行预判和模拟。
数字孪生技术，为人类更好的研究海洋提供了智慧高效的工具。在更广泛的海洋事业中，云计算、人工智能、大数据、物联网等各项技术，将在海洋防灾减灾、环境保护、海洋空间规划、海洋牧场等领域发挥重要作用。从全球首个海洋数字孪生引擎起步，南方海洋实验室与腾讯，将会与行业开放共建，持续推动技术创新和应用落地。
