我國首個地球系統數值模擬裝置落地懷柔科學城

北京日報客戶端

北京日報報業集團

建模構建虛擬世界、大數據分析四季更迭和洋流變化……曾經我們只能在科幻電影中看到的場景，正一件件成為現實。6月23日，由我國自主研發的“地球模擬”大設施——地球系統數值模擬裝置在懷柔科學城投入試運行。這是我國首個研制成功的地球系統數值模擬大科學裝置，也是懷柔科學城首個落成啟用的大科學裝置。

懷柔綜合性國家科學中心自獲國家批複以來，北京市、中科院和在京高校通力合作、緊密配合、共同推動開展各項工作。“十三五”布局的29個科技項目全部加快建設，其中25個主體結構封頂，7個進入設備安裝調試，大國重器集中亮相，成為全國設施平台最密集的地區。

地球系統數值模擬裝置有何用途？作為“十二五”國家重大科技基礎設施，該裝置由中國科學院大氣物理研究所與清華大學共同建設，將服務於應對氣候變化、生態文明建設、雙碳願景目標、防災減災等國家重大需求，並為國際氣候與環境談判提供有力的科技支撐。簡言之，它的啟用將幫助我們更精准、全面地認識地球變化，研究全球變化的機制和機理，預測地球的未來。

據介紹，“地球系統數值模擬裝置”中文名為“寰”，英文名為“Earth Lab”，總建築面積2.4萬平方米。“寰”將研究地球系統的大氣圈、水圈、冰凍圈、岩石圈、生物圈的物理、化學、生物過程及其相互作用，並通過不斷的智能推演分析，探究上述相互作用對地球系統整體和我國區域環境的影響。

矽立方機房內景

同時，“寰”還將進一步融合模擬與觀測數據，提高對氣候變化、自然災害、環境汙染等問題預測預報的准確性，為國內外地學領域科研人員提供高性能的地球模擬平台，促使地學領域實現跨越式發展。

這些強大功能的實現要歸功於它了不起的軟件支撐。“寰”的軟件部分是中國科學院大氣物理研究所等單位經過長期科研攻關、自主研發的地球系統模式，集成耦合了包含大氣、海洋、陸面、植被生態、大氣化學、海洋生化、陸地生化在內的7個分系統，能夠模擬大氣圈、水圈、冰凍圈、岩石圈、生物圈的演變規律，對地球的過去進行反演、對現在進行觀察、對未來進行預測。

地球系統圈層構成

值得一提的是，“寰”還具有一雙“慧眼”。它對全球大氣和陸面模擬推演的水平分辨率達到25公里，對海洋和海冰模擬推演的水平分辨率達到10公里；在中國及周邊區域，環境模擬推演的水平分辨率達到3公里，重點區域達到1公里。

如此了不起的“大設施”將實現哪些“大目標”呢？市發改委相關負責人介紹，“寰”的整體性能與國際先進水平相當，具備地球表層各圈層的模擬能力，對溫室氣體核算、未來升溫預估提供有力的科技支撐，將助力碳達峰、碳中和願景目標的實現。

模擬成果展示

同時，地球系統數值模擬裝置的區域高精度環境模擬能力也將提升我國應對環境汙染問題、防災減災的科技支撐能力，並支撐“美麗中國”等國家生態文明建設。

相關負責人透露，項目投入試運行後，將進一步測試完善，預計2022年完成驗收正式投用！未來，隨著“寰”的“成長”，地球科學的理論化和數值化將進一步加強，我國地球系統科學整體邁向國際一流水平也指日可待。