連日來
國產科幻電影《流浪地球》
如“火石”一般點燃了人們的想象力和激情
這部“硬核”風格的科幻片
不僅迅速成為票房黑馬
而且引發了廣泛的社會討論
硬核科幻的魅力是什麼？
大概就是能跳出故事本身
讓我們對生活產生不一樣的思考
科幻的世界
無論怎樣天馬行空、光怪陸離
其實都有著深刻的現實根源
科幻話題追蹤科技發展步伐
作品創意與新興技術廣泛融合
當嫦娥四號成功在月球背面軟著陸
實現了人類探月的新突破
當人工智能、量子信息、物聯網、
共享經濟等新技術、新業態層出不窮
一次次刷新人們的生活……
一場深刻的科創革命正在中國發生
巍峨長城腳下
一座承載歷史使命的科學新城——
懷柔科學城正破繭而出
充滿生機活力
將成為這場科創革命的重要力量
電影中，地球面臨被吞沒的“滅頂之災”
現實中，地球系統數值模擬裝置
正在懷柔科學城加緊建設
今天，小編將為您揭開這一裝置的神秘面紗
隨著人類社會的進步，環境問題也日益嚴重，灰霾治理需求迫切、極端天氣頻發、全球氣候變化加劇......發展中國家氣候環境與經濟發展的矛盾更是成為焦點，而尋求可持續發展與地球環境保護的共存之道，唯有對地球本身的奧秘進行探索，這需要有高精度的地球模擬裝置進行計算，美國，歐盟，日本等發達國家已經陸續建成本國的大型地球模擬裝置，中國也正在積極籌備自己的“地球數值模擬裝置”，這個裝置就是2018年9月在懷柔科學城開工建設的地球系統數值模擬裝置。
地球系統數值模擬裝置是什麼？
地球系統數值模擬裝置的中文名稱叫做“寰”，英文名稱為“EarthLab”。它通過數值模擬來研究地球系統的大氣圈、水圈、冰凍圈、岩石圈、生物圈等各圈層之間的相互聯繫、相互作用，幫助我們瞭解地球各系統的運行規律，探究這些相互作用和運行規律對地球系統和區域環境的影響，推測地球的過去、描述地球的現在並預測地球的未來，為全球氣候與環境變化預測建立科學基礎，併為管理決策提供科學依據。
裝置主要由三部分構成：
地球數值模擬應用軟件
包含完整的氣候系統和生態環境系統分量，集成了大氣、海洋、海冰、陸面水文、大氣化學和氣溶膠、動力學植被、海洋生物地球化學等子系統模式或分量模塊，並通過一個通量耦合器實現各模塊之間的完整耦合，可以更加逼真地實現對大氣、洋流、陸面過程、生態等的仿真研究。軟件具有我國自主知識產權和獨創特色，分辨率達到世界先進水平。
硅立方
硅立方是地球數值模擬裝置的原型系統，於2015年建設，是一臺針對地球模擬的程序來開發的超級計算機，計算能力達到一分鐘1000萬億次，相當於全球72億人同時用計算器不間斷的運算4年。
可視化系統
通過專用的計算設備、可視化軟件、顯示設備，建設一個高效的海量數據可視化分析系統。通過可視化系統，可以看到雲和風暴是如何形成的，海洋是如何流動的，為科學家研究全球海文、海洋環流、全球植被、海洋初級生產力、遙感熱紅外亮溫等提供依據。
隨著科學技術的發展，人類對大氣、海洋、地質和生態等各個分系統的研究不斷深入，並且越來越傾向於將地球系統作為一個有機整體進行研究。但地球系統極其龐大和複雜，傳統的理論和觀測實驗方法侷限性太大，遠遠不能滿足整體研究的要求。只有將理論模式和大規模計算結合的數值模擬才有可能，這就是“地球系統數值模擬裝置”的核心內容。
根據中國氣象局資料統計，在各類自然災害中，與氣候直接相關的佔到70%以上。中國每年重大氣候災害影響的人口約達4億人次，所造成的經濟損失佔到國民生產總值的1%至3%。這個裝置不僅可以模擬地球，還可以模擬外太空宇宙射線、太陽風等，幫助我們研究未來至少30年的環境變化、PM2.5變化，對於削減溫室氣體，徹底改善環境都將起到重要作用。
建設地球系統數值模擬裝置的重大意義
減災防害控制汙染和可持續發展
如今我國城市霧霾汙染嚴重，颱風、高溫、洪災、地震等自然災害頻繁，由於大氣活動造成的航空事故多發，為了減少汙染和預防災難，我們需要為地球系統領域科研人員提供綜合的實驗研究平臺，更為精準的掌握氣候與環境的變化規則，為我國防災減災、應對氣候變化、大氣環境治理等重大問題提供科學支撐。
提升我國氣候外交實力和環境話語權
全球變暖是人類面臨的最為嚴峻的問題，氣候變化公約，碳排放談判則是世界上最複雜的多邊外交談判。目前的研究結論大多是根據國外的地球模擬裝置算出，並以此挾制我國的經濟發展，我們需要有自己的計算數據作為談判依據，以提升我國在氣候與環境領域的國際話語權和影響力，為我國參與全球治理提供科學支撐。
提升我國在地球科學領域的創新與科研能力
協同創新已成為當今科技創新活動的主要發展方向，研究人員利用地球系統模擬裝置，不僅可以將實際觀測數據同理論模式和大規模計算形成的數值模擬結合起來，提高氣候變化、大氣汙染、暴雨等預測的準確性，還可以進行跨學科協同研究，對地球環境進行大數據分析，發現新的現象，並預測未來變化。
支撐與促進各行業發展
裝置的建設與應用，將形成大數據驅動型的科研創新模式，以科技創新服務經濟社會發展，並推動各行業創新。地球系統模擬能力的高低，是衡量一個國家地球科學綜合水平的重要標誌。中國作為科技大國，建設自己的高性能地球模擬裝置，是提升國家地球科學研究綜合能力的重要指標，是改變發達國家數據壟斷的計算利器，是我國科研和國防領域邁入大數據時代的必然選擇。
地球系統數值模擬裝置是“十二五”《國家重大科技基礎設施項目》15個項目之一，由中國科學院大氣物理研究所、清華大學、中科曙光等單位共同建設。裝置建成後，將凝聚國內該領域優秀人才、吸引國際高端人才和培養後繼人才，共建共享、緊密合作，力爭5至10年使我國地球系統科學達到國際一流水平。
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