“原型系统”发布 中国“解读地球计划”正式开启
2015-09-24 09:49:00   来源:人民网
内容摘要
日前,中国科学院大气物理研究所、曙光信息产业(北京)有限公司、中科院计算技术研究所、中科院计算机网络信息中心在京联合发布了“地球数值模拟装置”原型系统。“原型系统”最大的亮点之一,当属首次正式发布的“地球系统模式1.0版本”,是中国自主研发的第一个地球系统模式。

“解读地球计划”正式开启 科技世界网

 

灰霾治理需求迫切、极端天气频发、全球气候变化加剧,人们越来越迫切地需要读懂地球、对可能发生的自然灾害未雨绸缪。2015年9月23日,中国科学院大气物理研究所、曙光信息产业(北京)有限公司、中科院计算技术研究所、中科院计算机网络信息中心在京联合发布了“地球数值模拟装置”原型系统(以下简称“原型系统”),中国“解读地球计划”正式开启。

地球数值模拟装置 科技世界网这个坐落于北京中关村软件园内的边长约5.4米的深蓝色立方体,是未来中国“地球数值模拟装置”的缩小版,它包含高性能计算机硬件、地球数值模拟应用软件、并行软件支撑框架、可视化系统等多个部分,可满足对地球系统的仿真研究。科学家可借助该系统,在地球系统模式研发、短期气候预测、灰霾治理等方面得出对科学和社会有益的成果。

据中国工程院院士、中国气象局国家气候中心专家丁一汇介绍,这是中国研究地球模拟器的重大进展,是非常了不起的基础性工作,将为天气和气候一体化研究提供坚实基础。地球的大气圈、水圈、生物圈等多个圈层要在一个系统下非常科学合理的耦合。

“地球外的系统对我们也有影响,这个可以模拟地球自身以及外太空宇宙射线、太阳风等影响的装置非常强大,能够帮助我们研究未来至少30年的环境变化、PM2.5变化,对于削减温室气体,彻底改善环境都将起到重要作用。”丁一汇说。

丁一汇 科技世界网据介绍,曙光公司为该项目提供的计算机硬件原型系统峰值计算能力不低于1Pflops,存储总容量大于5PB,并针对性地对系统进行了地球系统数值模拟加速计算和软件性能优化。

“集成各学科‘国家队’之力、以国内最优势团队打造的‘地球数值模拟装置’原型系统,是目前中国当之不让的开启地球数值模拟研究利器。”曙光公司总裁历军指出,综上原因,中国“解读地球计划”从这里开启不足为奇。

据悉,在原型系统上有步骤地实施解读地球计划的同时,该系统装置还可以为其他应用高性能计算、大数据分析等服务。“地球数值模拟装置”原型系统的建设与应用,将推动这些技术进一步服务各行各业。

 

 地球 科技世界网计算地球未来的强大阵容

地球数值模拟装置 科技世界网作为“地球数值模拟装置”的软件,“地球系统模式1.0版本”是当天发布的一大亮点。据中科院大气物理所研究员张明华介绍,这套软件包含了完整的气候系统和生态环境系统分量,集成了大气、海洋、海冰、陆面水文、大气化学和气溶胶、动力学植被、海洋生物地球化学等子系统模式或分量模块,并通过一个通量耦合器实现各模块之间的完整耦合,可以更加逼真地实现对大气、洋流、陆面过程、生态等的仿真研究。

曙光信息产业股份有限公司总裁助理曹振南说,地球系统模拟对计算机的性能要求非常高,很多世界排名前几位的高性能计算机都用于地球系统模拟。据介绍,中国科学院、中科院大气所、中科院计算技术所、中科院网络中心、中科曙光等几家单位共出资0.9亿元为该项目建设了专用计算机,其峰值计算能力不低于每秒1千万亿次,计算能力目前进入中国前十位;其存储总容量大于5PB;并针对性地对系统进行了地球系统数值模拟加速计算和软件性能优化。

地球系统模式1.0版本 科技世界网中科院大气物理所信息中心主任周广庆说,用目前这个原型系统,一天可以计算出地球的大气圈、水圈、岩土圈、生物圈等多个圈层6年的变化。它满负荷工作时,一小时用电400度。

中科院大气物理所副研究员张贺说,这一装置的计算速度比主流高性能计算机系统快10%至30%,可作为地球系统科学的实验室。

中科院大气物理所所长朱江说,中国科学家自主研制的软件在硬件上运行,目前测试结果很好,符合预期,但潜力还未充分发掘,接下来将进一步优化,达到更好的效果。希望未来真正的“地球数值模拟装置”建成后,运算速度和精度都能提高十倍以上。

 

 地球 科技世界网读懂地球关系重大

读懂地球关系重大 科技世界网据专家介绍,经过一百多年的发展,人类直接生存和技术活动的地球环境已从传统的陆面、水面扩展至天空、空间大气层外、水下和地下,因此,人类赖以生存的地球系统涵盖了大气圈、水圈、岩土圈、生物圈以及近地空间、地幔与地核等圈层。地球系统及其各个圈层的结构、状态与演变驱动因子的过去、现状和未来成为地理科学、海洋科学、大气科学、固体地球与空间科学等基础科学的主要研究内容。

当前全球变暖、干旱、洪涝、大气污染、水污染、水资源短缺、臭氧洞、物种灭绝等气候灾害和环境危机正向世界各国敲响警钟。根据中国气象局资料统计,在各类自然灾害中,与气候直接相关的大约占到70%以上。中国每年重大气候灾害影响的人口大约达4亿人次,所造成的经济损失大约占到国民生产总值的1%至3%。生存环境变化,已严重影响到人类的生存和社会的可持续发展。

外部圈层 科技世界网科学家说,气候和环境危机无法准确预测的关键在于人们对地球系统变化和运动规律认识的局限性,需要从系统的角度来进行地球各圈层自身的演化规律及其它们之间的相互作用规律的研究。因此,地球系统科学应运而生,由于地球系统极其庞大和复杂,传统的理论和观测实验方法局限性太大,远不能满足整体研究的要求,只有将理论模式和大规模计算结合的数值模拟才有可能,这就是“地球系统数值模拟装置”的核心内容。它使地球系统科学研究可像物理和化学那样,在实验室中设计和进行各类可控的科学试验,为新发现和新突破提供了前所未有的机遇,为解决目前各种生态环境问题提供了科技支撑。

 

 地球 科技世界网中国在全球气候谈判中拥有话语权

全球气候谈判 科技世界网据介绍,美、日、欧等发达国家已建有软硬件结合的面向地球系统的专门模拟装置。如日本正是利用其定制的“地球模拟器”建立了当前最高分辨率的短期气候预测系统,使年际气候预测水平世界领先,极大提高了其国际影响力。

美国国家大气科学中心凭借其长时间世界领先的数值模拟装置,发展了性能优异的地球系统模式,因此在由世界气象组织和联合国环境署共同建立的政府间气候变化专门委员会(IPCC)中主导了气候变化预估试验的设计和评估报告的撰写。国外这些国家正是基于模拟装置对未来气候变化的预估、从而提出各国的减排义务、来引领全球气候和环境变化问题外交谈判的。

科技世界网由于中国尚缺乏面向地球系统专用的数值模拟装置,使中国地球系统模式的研制和气候变化模拟研究受到很大制约。中国当前参与IPCC评估报告的全球气候模式比发达国家落后10年,从而使得研究结果科学支撑能力不足,导致在国际外交谈判时话语权微弱。

“我们需要有自己的计算数据作为谈判依据,以提升中国在气候与环境领域的国际话语权。”中国科学院院士曾庆存说。国家发改委已在《国家重大科技基础设施建设中长期规划(2012-2030年)》中将“地球系统数值模拟装置”纳入“十二五”大科学装置建设规划。“地球数值模拟装置”原型系统建设项目启动于2015年3月。取用大科学工程“地球数值模拟装置”建设规模的1/10,原型系统将从硬件配置架构和科学软件检验两方面证实和完善“地球系统数值模拟装置”建设方案的有效性。

 

相关新闻:

最新研究发现地球气候将加速变化

地球未来什么样?“地球神器”可预测百年气候变化

地球环境与木星有关?几十亿年前木星极大改变地球气候