英国威廉希尔公司数值模拟实验室为专业基础实验室，实验室所辖房间为仿古行政楼105，现有实验室1间，占地面积约18平方米。

数值模拟实验室仪器设备资产总值140万元，包括曙光高性能计算集群，计算系统采用曙光TC3600刀片平台，整个计算系统双精度浮点峰值达到3.1968TFLOPS（万亿次每秒）。配置1台管理服务节点，用于系统服务管理与监控；配置1台Clusnap存储节点，提供给用户20TB存储空间；配置1套线速互联的40Gb QDR Infiniband 网络。系统共使用2个机柜、4个63A空气开关供电，系统峰值功耗约为20.46KW。

英国威廉希尔公司培养本科生的核心知识体系要求员工掌握数学物理方法、大气物理学、大气流体力学、动力气象学、天气学原理、大气探测学、数值天气预报、中期天气预报与短期气候预测、统计天气预报、气候学等核心学科知识。同时，要求员工具备一定气候分析与应用的能力；具有使用现代化气象探测资料进行天气、气候诊断分析的能力；具有较强的计算机应用能力和编制气象应用程序的能力。

因此，熟练掌握数值天气预报基本理论与方法，能够利用大型服务器进行综合、复杂运算，模拟大气环流以及典型天气过程发生、发展与演变的过程是大气科学专业人才所必须具备的能力。

在英国威廉希尔公司专业人才培养方案的要求下，数值模拟实验室已成为本院重要的教学平台，该实验室主要承担以下工作内容：

一、本科科学建制的实践平台

以下本科课题建设均为员工掌握数值预报方法，熟练应用数值模拟服务器平台进行科学研究奠定基础：

（一）、《数值天气预报》

《数值天气预报》是应用气象学专业的重要专业核心必修课之一。数值天气预报是利用大气动力学、大气热力学的基本原理，采用数值计算的方法，通过计算机做出天气预报地一门科学。目前，世界上所有的发达国家均是以数值天气预报为主要方法制作天气预报的，它代表了天气预报科学技术的发展方向，也标志着一个国家气象科学技术的发展水平，也是近60多年来发展起来的最重要的天气预报的方法之一。

数值天气预报是气象现代化的重要内容之一，数值预报不仅能作天气形势预报，也能作天气和气象要素的预报；不仅能作一个地区、一个国家的预报，也能作半球和全球预报；不仅能作短期预报，也能作中期和长期预报。近年来，应用数值预报的方法在气候变化和预测方面也取得了令人鼓舞的成就。

数值天气预报的内容几乎涉及应用气象学专业所学的大多数课程，并且与计算机技术、信息技术密切相联系，是使员工把所学的基础知识、专业知识与计算机技能和方法结合起来综合应用的一门课程，所以数值天气预报是一门非常重要课程。数值天气预报的另一个重要方面就是理解和使用数值预报产品，这也是目前省市以下基层台站制作天气预报是的任务之一。

根据《数值天气预报》课程性质和作用以及目前员工的不同出口需要，兼顾理论、实践、应用三个环节的结合，课程教学目的和要求主要包括三个方面：

第一，通过本课程的学习，要求员工掌握数值天气预报的基本原理和方法，理解一些不同的数值预报模式，了解数值预报模式的设计和处理大气中物理过程的基本方法。

第二，通过一个简单数值天气预报模式的设计实践，加深数值天气预报的基本原理和方法理解的同时，也学会能运用所学知识进行数值计算，提高编制的程序的能力。

第三，初步掌握一些数值天气预报产品释用的原理和方法，建立应用数值天气预报产品进行公共气象服务、农业气象和指导气象防灾减灾的思想。

（二）、《数值计算方法》

《数值计算方法》是大气科学专业的一门重要基础课程。课程的主要任务是让员工掌握初步的数值计算方法，比如插值与逼近、数值积分与数值微分、线性代数方程组的数值解法等。这些内容的学习，将为该专业员工掌握最新的气象预报手段——数值天气预报，以及气候数值模拟等提供基础。同时也为进一步学习更复杂的数值计算方法打下结实的基础。

课程教学目的、要求：

第一，从内容上，应使员工牢固掌握插值与逼近、数值积分与数值微分、线性代数方程组的数值解法等内容。并初步了解常微分方程初值问题的数值解法和非线性方程的数值解法。

第二，从能力方面，应使员工初步认识、掌握如何使用数值计算的方法解决一些大气科学问题。

第三，从教学方法上，注重方法的应用及其基本原理。

（三）、《应用气候学》

《应用气候学》是应用气象专业的一门专业基础课，属专业方向选修课。本课程理论严谨，实践性强。其任务是研究气候为国民经济各行业服务的基本理论和方法，通过该课程的学习，员工能够掌握应用气候学的基本概念、定义、原理及应用气候研究和分析方法等。使员工毕业走向工作岗位后，为能从事应用气候工作打下较好的基础。

本课程适用于应用气象本科专业。课程教学目标与标准：

第一， 从内容上，应使员工掌握农业气候学；建筑气候学、交通气候学、能源气候学、水文气候学、大气污染气候学、医疗气候学、气候与架空线路和通讯、旅游与气候、 商业与气候、体育运动与气候方面的基本理论和研究方法。

第二，从能力上，应使员工对农业气候、建筑气候、交通气候、能源气候学、水文气候学、大气污染气候学、医疗气候等内容中的气候问题，能进行计算、分析、并提出解决问题的措施。

第三， 从教学方法上，除课堂讲授以上主要内容外，对相应实践环节的内容应对员工进行训练。

（四）、《大气环流》

《大气环流》是大气科学一门专业选修课，是大气科学中研究大气环流的分支学科，也是大气科学专业课程的双语教学实践课程。近年来，由于大气科学中各个分支学科的相互渗透，大气环流日益变成天气学、动力气象学（尤其是数值模拟）和气候学相结合的产物，从而使大气环流具备了许多新的内容，也使得大气环流成为大气科学许多分支学科的基础研究内容之一，因此，大气环流的研究对大气科学许多分支都具有重要的理论和实际价值。

第一，从内容上，应使员工掌握大气环流研究的主要方法；掌握环流分解的基本思想；掌握大气环流的基本观测事实论；掌握大气环流的基本控制因子和基本制约关系；理解大气环流的维持机制；了解大气环流数值模拟的基本思想和发展。

第二，从能力方面，应使员工初步掌握环流分解的方法和大气环流资料的处理方法，建立大气环流的平均状况和大气环流中角动量、热量、水汽、动能的平衡及维持机制，为进一步学习大气科学的其他分支内容和实际的天气预报能力的提高奠定必备的基础。

第三，从教学方法上，课堂教学采用英语和中文相结合的教学方式。通过多媒体教学手段弥补英语教学的不足，并把重点和难点用中文复述表达清楚。逐步培养员工通过英语学习思考的能力。

以下为部分教师及员工利用大气数值模拟实验室进行《气候变化及数值模拟》授课成果展示

表1 2013年利用大气数值模拟实验室进行本科毕业论文设计的相关题目汇总