地球系統模擬大科學裝置為地球把脈

陸成寬

人類活動將對地球產生何種影響？這樣的影響又會如何反作用于人類？關于地球的未來，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數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

地球系統模擬裝置又稱地球模擬實驗室，簡而言之，就是對地球系統進行數值模擬，即以地球系統觀測數據為基礎，利用描述地球系統的物理、化學和生命過程及其演化的規律在超級計算機上進行大規模科學計算，科學家們由此得以重現地球的過去、模擬地球的現在、預測地球的未來。

地球系統數值模擬裝置是我國首個具有自主知識產權，以地球系統各圈層數值模擬軟件為核心，軟、硬件協同設計，規模及綜合技術水平位于世界前列的專用地球系統數值模擬裝置。其核心軟件是中科院大氣物理研究所經過長期科研攻關自主研發的地球系統模式，能夠模擬大氣圈、水圈、冰凍圈、巖石圈、生物圈的演變規律。

作為國家綜合國力的體現，各國科學家都在積極研發自己的數值模式。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家機構的約112個氣候模式版本注冊參加，其數量為歷次之最。

雖然目前國際上已有如此多的數值模式，但它們絕大多數仍是氣候系統模式，僅有美國、歐洲、日本、中國等少數國家和地區提交了地球系統模式，其中就包括了由中科院大氣物理研究所牽頭研發的地球系統模式CAS-ESM2.0。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于應對氣候變化、生態環境建設、雙碳愿景目標、防災減災等國家重大需求，能為國際氣候與環境談判提供有力的科學支撐。”中科院大氣物理研究所所長曹軍驥說。

為實現碳中和提供科學支撐

當前，應對氣候變化與實現碳中和，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。一些發達國家已建成專門的地球模擬裝置，從而在全球氣候和環境變化問題的外交談判中占據主導地位。

如今，我國面向地球系統專用數值模擬裝置的建成將有利于扭轉這一局面。“我們要用自己的計算數據作為氣候與環境領域談判的依據，提升我國的國際話語權。”中國科學院院士、國家最高科學技術獎得主曾慶存說。

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的各種過程，特別是全球生態和生物地球化學過程及其與氣候系統的相互作用，并在此基礎上建立起“生態-氣溫-二氧化碳濃度-碳排放量”的清晰關系，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。

比如，陸地系統作為全球最重要的碳匯之一，在助力碳中和目標實現的過程中，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系統對全球變化的響應和反饋。

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