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  本报北京6月23日电(记者齐芳)“十二五”国家重大科技基础设施“地球系统数值模拟装置”23日在北京怀柔科学城落成启用。这是我国首个研制成功的地球系统数值模拟大科学装置,被形容为“把地球‘搬’进实验室”,将服务于应对气候变化、生态环境建设、双碳愿景目标、防灾减灾(如天气预报)等国家重大需求,为国际气候与环境谈判提供有力的科学支撑。

  “地球系统数值模拟装置”2018年经国家发改委批复,全面开工建设。中国科学院大气物理研究所是其建设法人,清华大学为共建单位。

  人类活动将对地球产生何种影响?这样的影响又会如何反作用于人类?关于地球的未来,人们有很多问题,人们想预知答案,却又无法在真实的环境中实验。于是,科学家们提出了数值模拟的方法——用建立数学模型和电子计算机求解的方法,来验证相关理论正确与否。地球系统模式软件是复杂的巨系统模型,需要多学科紧密联系,这是大气科学、计算科学和计算机技术融合的一个典型。

  据介绍,地球系统数值模拟装置是我国首个具有自主知识产权,以地球系统各圈层数值模拟软件为核心,软、硬件协同设计,规模及综合技术水平位于世界前列的专用地球系统数值模拟装置。其核心软件是中国科学院大气物理研究所经过长期科研攻关,自主研发的地球系统模式,集成耦合了包含大气、海洋、陆面、植被生态、大气化学、海洋生化、陆地生化在内的7个分系统模式,能够模拟大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、生物圈的演变规律,对地球的过去进行反演、对现在进行观察、对未来进行预测。

  这一基础设施的整体性能与国际先进水平相当,具备地球表层各圈层的模拟能力,能够更全面地考虑地球系统的各种过程,特别是全球生态和生物地球化学过程及其与气候系统的相互作用,并在此基础上建立起“生态-气温-二氧化碳浓度-碳排放量”的清晰关系,可以对温室气体核算、未来升温预估提供有力的模拟支撑,助力碳达峰、碳中和愿景目标的实现。同时,地球系统数值模拟装置建设的“区域高精度环境模拟系统”也将显著提升我国应对环境问题的能力,使我国防灾减灾水平跃升到新高度。

  这一装置的建成,也将为人们应对全球气候和环境变化增添底气。国家最高科学技术奖得主曾庆存院士说:“我们要用自己的计算数据作为气候与环境领域谈判的依据,提升我国的国际话语权。”

  未来,随着日地空间环境模式、大陆冰盖模式和固体地球模式建设并逐步耦合到地球系统模式中,地球数值模拟装置将实现从地球系统到空间天气的全耦合数值模拟,这将进一步推动地球科学的理论化和数值化,推动地学不同学科之间的交叉和融合,促进我国地球系统科学整体迈向国际一流水平。

【编辑:田博群】
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