【儀表網(wǎng) 儀表產(chǎn)業(yè)】當(dāng)前，應(yīng)對(duì)全球環(huán)境變化、實(shí)現(xiàn)碳中和，是各國(guó)面臨的共同問(wèn)題，關(guān)乎國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。陸地系統(tǒng)作為重要的碳匯之一，實(shí)現(xiàn)在碳中和的過(guò)程中，其作用不可忽視。
近日，由中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所牽頭建設(shè)的“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”順利落成啟用。它融合了大氣科學(xué)、計(jì)算科學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，模擬地球的現(xiàn)狀，預(yù)測(cè)未來(lái)的氣候變化。
地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置是根據(jù)地球不同圈層的運(yùn)動(dòng)模式和能量交換設(shè)計(jì)的。科學(xué)家們將地球分為大氣圈、水圈、冰雪圈、巖石圈和生物圈五大圈層，并用數(shù)學(xué)公式定量將各圈層的物理規(guī)律表達(dá)出來(lái)，編成計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行求解，形成“模式”。不同的圈層之間時(shí)刻都在進(jìn)行物質(zhì)和能量交換，將各圈層的“模式”聯(lián)合在一起，就得到一個(gè)數(shù)字化的地球模型。
地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置以地球系統(tǒng)觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用地球系統(tǒng)的物理、化學(xué)和生命過(guò)程及其演化的規(guī)律在超級(jí)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行大規(guī)模科學(xué)計(jì)算，具備表層全體的模擬能力。它由軟、硬件兩部分組成。硬件是專(zhuān)用超級(jí)計(jì)算機(jī)，軟件是大氣所研發(fā)的地球系統(tǒng)模式CAS-ESM2.0。工作時(shí)，輸入某一時(shí)刻的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，可推演地球不同圈層的變化，重現(xiàn)過(guò)去、模擬現(xiàn)在、預(yù)測(cè)未來(lái)。目前，模式水平分辨率最高達(dá)到10-25公里，大氣模式25公里，海洋模式10公里，一天可以計(jì)算出地球多個(gè)圈層10年左右的變化，別稱(chēng)“寰”。
除了7個(gè)分系統(tǒng)模式，地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置未來(lái)還將建設(shè)3個(gè)獨(dú)立的分系統(tǒng)模式，包括日地空間環(huán)境模式，大陸冰蓋模式，固體地球模式。海洋、大氣、陸面、大氣化學(xué)、植被生態(tài)、陸地生化、海洋生化萬(wàn)物被裝進(jìn)模擬器中，能夠模擬水圈、冰凍圈、大氣圈、生物圈、巖石圈演變規(guī)律。
該裝置的建成將服務(wù)于應(yīng)對(duì)氣候變化、防災(zāi)減災(zāi)、生態(tài)環(huán)境建設(shè)、雙碳愿景目標(biāo)等國(guó)家重大需求，為國(guó)際氣候與環(huán)境談判提供有力的科學(xué)支撐。
此外，地球數(shù)值模擬裝置將實(shí)現(xiàn)從地球系統(tǒng)到空間天氣的全耦合數(shù)值模擬，進(jìn)一步推動(dòng)地球科學(xué)的理論化和數(shù)值化，推動(dòng)地學(xué)不同學(xué)科之間的交叉和融合，促進(jìn)我國(guó)地球系統(tǒng)科學(xué)整體邁向國(guó)際水平。
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