2016年全国科技活动周中，诸多“大科学装置”的亮相，将国家尖端科技资源展现在民众面前，“地球数值模拟装置”原型系统就是其中之一，这是该原型系统自去年9月23日发布以来首次以“地球系统模式大数据实践平台”的面目在科技展示活动中亮相。

    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。近年来，地球科学在解决全球性问题上扮演着越来越重要的角色，随着气候变化等地球环境议题受到越来越多的关注，地球科学亦被各国所认识和重视。“地球科学+大数据分析”是对地球上各项观测信息进行数据挖掘、仿真模拟进而预测预警的地球科学研究手段，而地球系统数值模拟装置的发展水平及模拟能力的高低已成为衡量一个国家地球科学综合水平的重要标志。

    目前，世界上仅有日本、美国等为数不多的国家和地区拥有研制地球模拟装置的能力，我国国家发改委在《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。

    中科院大气物理所自20世纪80年代以来就致力于气候模式和生态环境系统模式等的自主研发，在过去三十多年中，建立的模式系统经历了四次主要的飞跃，迄今为止陆续在各项地球系统模式的研制中开创了多项“第一”。利用所研制的气候系统模式，大气物理研究所开展了CO2加倍引起的气候变暖的数值模拟，为我国外交谈判提供了科学依据。中科院地球系统模式1.0就是在这样的深厚积累中逐步发展起来。

    “我国数值模式研究起步早、基础好，但此前因为没有专门的高性能计算机系统支撑，也由于对数值模式的技术性和工程性重视不够，与国际最先进水平存在差距。”中科院大气物理研究所所长朱江表示，中科院计算所、曙光公司、网络信息中心的参与弥补了这种不足。

    “地球数值模拟装置”原型系统建设项目启动于2015年3月，该项目于2015年6月在曙光创新技术大会上一经披露就广受关注。2015年9月23日，基于中科院地球系统模式1.0版本的“地球数值模拟装置”原型系统的发布，填补了我国地球系统模式大数据实践平台的空白，成为我国地球系统科学发展进程中的重要的里程碑。

    据中科院大气所研究员张明华介绍，地球系统模式1.0版本包含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，这个地球系统模式还具有嵌套高分辨大气模式的功能。而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、大数据分析等需求提供服务。“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。

    据了解，“地球系统数值模拟装置”原型系统该项目装置采用曙光最新的硅立方系列高性能计算机，在体系结构、计算密度、存储架构、能效比等各方面均处于国内领先地位。原型系统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。我国地球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一些对科学和社会有益的成果。

    “原型系统是我国‘解读地球计划’的核心内容。在‘地球数值模拟装置’项目正式落地之前，原型系统担负着验证大科学装置建设方案可行性的责任。”大气动力学家、中国科学院院士曾庆存说，原型系统的落成和成功运行，将有力地推动大科学装置的建设。