地球系統(tǒng)模擬大科學裝置為地球把脈

文 陸成寬

圖/新華社

人類活動將對地球產(chǎn)生何種影響？這樣的影響又會如何反作用于人類？關(guān)于地球的未來，人們有很多問題，人們想預知答案，卻又無法在真實的環(huán)境中實驗。目前，這一狀況將得到改善。前不久，我國首個研制成功的地球系統(tǒng)數(shù)值模擬大科學裝置落成啟用，把地球搬進了實驗室，為地球把脈。

新裝置的核心軟件自主研發(fā)

地球系統(tǒng)模擬裝置又稱地球模擬實驗室，簡而言之，就是對地球系統(tǒng)進行數(shù)值模擬，即以地球系統(tǒng)觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用描述地球系統(tǒng)的物理、化學和生命過程及其演化的規(guī)律在超級計算機上進行大規(guī)?？茖W計算，科學家們由此得以重現(xiàn)地球的過去、模擬地球的現(xiàn)在、預測地球的未來。

地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置是我國首個具有自主知識產(chǎn)權(quán)，以地球系統(tǒng)各圈層數(shù)值模擬軟件為核心，軟、硬件協(xié)同設(shè)計，規(guī)模及綜合技術(shù)水平位于世界前列的專用地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置。其核心軟件是中科院大氣物理研究所經(jīng)過長期科研攻關(guān)自主研發(fā)的地球系統(tǒng)模式，能夠模擬大氣圈、水圈、冰凍圈、巖石圈、生物圈的演變規(guī)律。

作為國家綜合國力的體現(xiàn)，各國科學家都在積極研發(fā)自己的數(shù)值模式。例如，正在進行中的第六次國際耦合模式比較計劃，就有來自全球33家機構(gòu)的約112個氣候模式版本注冊參加，其數(shù)量為歷次之最。

雖然目前國際上已有如此多的數(shù)值模式，但它們絕大多數(shù)仍是氣候系統(tǒng)模式，僅有美國、歐洲、日本、中國等少數(shù)國家和地區(qū)提交了地球系統(tǒng)模式，其中就包括了由中科院大氣物理研究所牽頭研發(fā)的地球系統(tǒng)模式CASESM2.0。值得一提的是，CAS-ESM正是地球模擬實驗室的核心模式軟件。

“我國地球模擬實驗室的建成將服務(wù)于應(yīng)對氣候變化、生態(tài)環(huán)境建設(shè)、雙碳愿景目標、防災(zāi)減災(zāi)等國家重大需求，能為國際氣候與環(huán)境談判提供有力的科學支撐?！敝锌圃捍髿馕锢硌芯克L曹軍驥說。

為實現(xiàn)碳中和提供科學支撐

當前，應(yīng)對氣候變化與實現(xiàn)碳中和，是世界各國所面臨的共同問題，也是最為復雜的多邊外交談判議題之一。一些發(fā)達國家已建成專門的地球模擬裝置，從而在全球氣候和環(huán)境變化問題的外交談判中占據(jù)主導地位。

如今，我國面向地球系統(tǒng)專用數(shù)值模擬裝置的建成將有利于扭轉(zhuǎn)這一局面?！拔覀円米约旱挠嬎銛?shù)據(jù)作為氣候與環(huán)境領(lǐng)域談判的依據(jù)，提升我國的國際話語權(quán)。”中國科學院院士、國家最高科學技術(shù)獎得主曾慶存說。

曹軍驥表示，新落成啟用的地球模擬實驗室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，能夠更全面地考慮地球系統(tǒng)的各種過程，特別是全球生態(tài)和生物地球化學過程及其與氣候系統(tǒng)的相互作用，并在此基礎(chǔ)上建立起“生態(tài)-氣溫-二氧化碳濃度-碳排放量”的清晰關(guān)系，對溫室氣體核算、未來升溫預估提供有力的模擬支撐，助力碳達峰碳中和愿景目標的實現(xiàn)。

比如，陸地系統(tǒng)作為全球最重要的碳匯之一，在助力碳中和目標實現(xiàn)的過程中，其作用不可忽視。地球模擬實驗室使用的新版全球植被動力學模式能對全球植被分布和碳通量進行準確的模擬，從而更準確地把握陸地生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應(yīng)和反饋。

因此，地球模擬實驗室的落成和啟用將為實現(xiàn)碳中和提供強有力的科技支撐。（據(jù)《科技日報》）■