我國向解讀地球邁出重要一步

未來10年或者更長時間全球氣候會如何變化，會變暖嗎、海平面會不會上升、會如何上升？這是人們普遍關心的問題，但只有美國、日本等有限幾個國家的科學家有能力回答，不過很快中國的科學家也有望成為他們中的一員。

日前，“地球科學高端研討會暨模式裝置發布落成儀式”在京舉行。中國科學院大氣物理研究所、曙光信息產業（北京）有限公司 、中科院計算技術研究所、中科院計算機網絡信息中心聯合發布了“地球數值模擬裝置”原型系統（以下簡稱“原型系統”）。這套基于中科院地球系統模式1.0版本的高性能計算機系統的落成，填補了我國地球系統模式大數據實踐平臺的空白。

根據大氣動力學家、中國科學院院士曾慶存的說法，該原型系統的首要價值就是支持地球系統科學的研究。地球系統科學是專門研究組成地球系統的大氣圈、水圈、陸圈（巖石圈、地幔、地核）和生物圈（包括人類）等這些子系統之間相互聯系、相互作用的機制和規律的科學。由于地球系統極其龐大和復雜，只有將理論模式和大規模計算結合的數值模擬才有可能，這正是“地球系統數值模擬裝置”的核心內容。

原型系統包含高性能計算機硬件、地球數值模擬應用軟件、并行軟件支撐框架、可視化系統等多個部分，可滿足對地球系統的仿真研究。我國地球科學家可借助該系統，在地球系統模式研發、短期氣候預測、灰霾治理等方面得出一些對科學和社會有益的成果。

該原型系統另一個重要價值在于提升我國在與全球氣候變化相關問題的國際外交談判中的話語權。據曾慶存介紹，由于“地球系統數值模擬裝置”耗資巨大，目前也只有美國、日本和歐盟等發達國家和組織建有模擬裝置。因此，它們在相關國際談判中掌握了主動權。比如，美國國家大氣科學中心（NCAR）憑借其長時間世界領先的數值模擬裝置，在由世界氣象組織和聯合國環境署共同建立的政府間氣候變化專門委員會（IPCC） 中主導了氣候變化預估試驗的設計和評估報告的撰寫。而我國由于缺乏面向地球系統專用的數值模擬裝置，從而使得研究結果科學支撐能力不足，導致在國際外交談判時話語權微弱。

為了提升我國科研實力，增強在相關問題上的話語權，國家發改委將“地球系統數值模擬裝置”納入“十二五”大科學裝置建設規劃。此次發布的“地球數值模擬裝置”原型系統建設項目啟動于2015年3月。該項目早于今年6月在曙光創新技術大會上一經披露就廣受關注。該裝置取用大科學工程“地球數值模擬裝置”建設規模的1/10，原型系統將從硬件配置架構和科學軟件檢驗兩方面證實和完善“地球系統數值模擬裝置”建設方案的有效性和可行性。

“原型系統是我國‘解讀地球計劃’的核心內容。在‘地球數據模擬裝置’項目正式落地之前，原型系統擔負著驗證大科學裝置建設方案可行性的責任。”曾慶存介紹說。

據悉，曙光公司為該項目提供的計算機硬件原型系統峰值計算能力不低于1Pflops，存儲總容量大于5PB，并針對性地對系統進行了地球系統數值模擬加速計算和軟件性能優化。值得一提的是，在原型系統上有步驟地實施解讀地球計劃的同時，該裝置還可以為其他應用高性能計算、大數據分析等服務。