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中国将建首个地球系统数值模拟装置

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发布时间:2017-05-23 15:41:41

  本报记者 李大庆

  还没有走到中科院大气所,就被马路旁边的指路牌所吸引:“给地球做CT——近距离touch地球模拟装置”。一个红色的箭头直指大气所的大门。

  5月21日,星期天,是大气所的公众科学日。

  走进一楼大厅,记者看到许多人都被一个冰雕“熊”所吸引。这是大气所专门为科技活动周而定制的。在30多摄氏度的气温下,冰熊嘀嗒嘀嗒地融化着。小朋友们不时地伸出手去摸一下冰熊。讲解员对观众说:如果地球的温度继续上升,那么地球上的冰川、冰盖就会融化,地球的海平面也会升高。

 

  大厅南侧是远程交互展示体验。公众可以在类似平板电脑的终端上触摸操控,观察全球海温、洋流、植被等的变化。讲解员指着屏幕说:“我们可以看到全球植被的演替过程:从裸土开始,大多数地区首先被草覆盖,在气候适宜区域,树或灌木逐渐成为主导植被。这个过程一般需要数百年乃至数千年。”

  大厅中还展示了一台地球系统数值模拟装置原型的模型。讲解员告诉观众,它的主要用途是研究地球系统的大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、生物圈等各圈层之间的相互联系、相互作用。

  上午10点半,大气所副研究员郑伟鹏博士开始给公众做科普报告:给地球做“CT”——地球系统数值模拟装置简介。他说,我国即将诞生一个“神器”,它能重现地球的前世今生,预知地球的未来;它能保障国家安全,为国家政策的制定提供帮助;也能守护每个人的日常生活,为你测风报雨、描述天气现象。它就是大科学装置——地球系统数值模拟装置。

  郑博士说,大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈等构成了地球系统,物质和能量就是在各圈层中循环的,各圈层之间相互联系相互作用。比如,碳就是在大气、海洋、生物圈、陆地之间循环的。数值模拟是我们研究地球系统科学必不可少的研究方法,它的出现使得地球科学的研究成为一门“可实验”的科学。我们将建设的大装置包括地球系统模式数值模拟系统、区域高精度环境数值模拟系统、超级模拟支撑与管理系统、支撑数据库和资料同化及可视化系统、面向地球科学的高性能计算系统。

  中国需要地球系统数值模拟装置。

  2009年底,世界气候大会在丹麦哥本哈根召开。那时有个热词“2℃阈值”,意思是如果全球气温升高超过2℃,那么地球上大部分地区的大尺度生态系统将会不可逆转地崩溃,所以本世纪末要把升温控制在2℃以内。本世纪末地球是否真的会升温2℃?全球科技界众说纷纭。有的中国科学家强调其证据不足。但无论如何,人家的研究结论是通过地球系统数值模拟装置算出来的。中国科学家要想拿出更站得住脚的科学依据,并做出更可信的未来预测,除观测研究外,还需要这种地球系统数值模拟装置。

  其实,美、日等国早已有了地球系统数值模拟装置。这使得它们在地球模拟科学特别是在全球气候变化学术领域具有主导权,同时也掌握了在全球气候变化特别是全球变暖的减缓、适应措施等方面的话语权。因为没有这种大科学装置,中国在很多方面还处于被动的地位。

  令人高兴的是,中国也将建设自己的地球系统数值模拟装置。中科院大气所大装置办公室主任张木兰告诉科技日报记者,这个大装置的项目建议书已获国家批准,目前即将进行可行性研究报告的上报和评审工作。预计年底将会在北京怀柔科学城动工开建。

  大气所是围绕着气候变化等问题,向百姓做科普展示与解说。在科技活动周期间,中科院分布在全国的116个研究机构也都积极参与,纷纷向公众开放。

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