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地球气候“把脉”装置亮相科技周

来源:中国科普网 作者:蒋寒 2019-05-27 16:16

“为气候‘把脉’!给地球CT!”5月23日,一项“科研神器”亮相全国科技活动周军事博物馆重大成就北京展厅,吸引了众多参观者。现场,中国科学院大气物理研究所费可测博士介绍说:“它叫地球系统数值模拟装置,可为天气气候及灾害预测预警提供准确依据。” 



地球系统数值模拟装置为国家“十二五”重大科技基础设施项目。费博士说,2009年,我国气象科学泰斗曾庆存院士同老一辈科学家就萌生了“建立自己的地球模拟器”想法,经数位院士、百位科学家不懈努力,于2018年获得国家发展和改革委员会批复,中国科学院大气物理研究所为项目建设法人,清华大学为共建单位,在北京市怀柔科学城破土动工,总投资125521万元,建筑面积24310平方米,装置将在2021年基本建成,2022年完成验收。拟建成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、硬件指标相适应,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。将研究地球系统的大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、生物圈的物理、化学、生物过程及其相互作用,探究上述相互作用对地球系统整体和我国区域环境的影响;融合模拟与观测数据以提高预测的准确性,实现对地球系统复杂过程在中尺度分辨率的定量描述与模拟,为国家防灾减灾、应对气候变化、大气环境治理等重大问题提供科学支撑;推动地球系统科学不同学科之间的学科交叉和融合,促进我国地球系统科学整体向国际一流水平跨越。


项目建设结构与内容示意图


天气是影响人们日常活动的重要因素,随着科技的进步,人们获取天气信息的条件越来越便利,同时,准确的天气预报也是人们出行的重要保障。作为我国数值天气预报业务的开创者,著名大气动力学家曾庆存院士带领中国气象学科发展位于世界前列。在地球系统数值模拟装置应用研究上,曾院士亲自挂帅,指导中国科学院大气物理研究所专家团队,致力于开发地球系统模式数值模拟系统(为全球尺度模拟系统,具体包括大气、海洋、陆面、陆地生化、植被动力学、海洋生化、大气化学、日地空间环境、大陆冰盖、固体地球)、区域高精度环境模拟系统(为中国及其周边地区尺度,包括区域云可分辨天气预报、大气污染预测、气候变化、农业旱灾预测等)、超级模拟支撑与管理系统、支撑数据库和资料同化及可视化系统(大数据及其展示系统)、面向地球科学的高性能计算系统,及土建配套设施。

现场解说,装置核心指标为:具备对地球表面全圈层模拟以及对各类物理、化学和生物过程的精细描述能力,全球尺度地球系统模式水平分辨率达到10-25km,区域高精度环境模拟系统空间分辨率达到3km,重点区域空间分辨率达到1km(重点区域为京津冀、长三角、珠三角)。装置峰值计算能力不低于15 PF,存储不低于80 PB,拥有国内第一个支撑地球系统数值模拟的完整数据库和资料同化系统,具备面向地球系统的国际领先的支撑管理系统和国际先进的可视化系统。

此外,精准的天气预报还是气象灾害预警的重要手段,洪水、暴雨、台风等灾害,给民众国家造成的损失往往取决于天气预报的准确率,从气象台观测、经验预报,到高科技精准预报时代,新中国的气象预报事业,在曲折发展中,步入世界先进行列。费博士告诉记者,在曾院士的带领下,地球系统模式在去年已经实现成功运行,许多指标已达到国际先进水平。今年,该装置的第二代升级版本也即将发布,还包括了许多国际上首创的模式创新,从而为“解读地球计划”迈出至关重要的一步,中国也可以自己为地球做CT。