把地球搬进实验室，在怀柔科学城东区，地球的“孪生兄弟”已开始运行。记者6月16日从怀柔科学城东区地球系统数值模拟装置获悉，装置已于2022年3月完成联调联试和工艺验收，近日已公开面向所有用户征集2022年第一轮普通课题，本轮用户提交课题申请的截止日期为2022年7月15日。

走进地球系统数值模拟装置的展厅，直径3米的LED版“模拟地球”上“风起云涌”，球面以可视化的方式模拟展示着不同时期地球大气、海洋、植被等状况。能够精准地模拟出地球上的气象、洋流等变化，源于背后有个“超级大脑”。“地球系统数值模拟是一种用于精准、全面认识地球变化的先进研究方法，通过建立数学模型并利用电子计算机求解，从而模拟地球温度、湿度、大气、洋流等可能出现的情况。”地球系统数值模拟装置相关负责人告诉记者，科学家将这一方法比喻为“把地球搬进实验室”。

地球系统数值模拟装置展厅

据悉，地球系统数值模拟装置是由中国科学院大气物理研究所为法人单位、清华大学为共建单位建设的“十二五”国家重大科技基础设施，是我国首个研制成功的地球系统数值模拟大科学装置。装置的建设目标是为国内外用户提供一个以地球系统数值模拟软件为核心、软硬件指标相适应、规模和综合技术水平位于世界前列的地球系统专用模拟装置，用于开展地球系统大气圈、水圈、冰冻圈、生物圈、岩石圈的物理、化学、生物过程的模拟研究，从而服务于应对气候变化、双碳战略、防灾减灾、生态环境治理等国家需求。

装置于去年6月23日在怀柔科学城东区落成试运行，总建筑面积2.4万平方米，试运行时间比原计划提前一年半。经过近四年的建设，装置建成了具有自主知识产权、全球尺度的地球系统模式CAS- ESM 2.0，具备大气、海洋、陆地表面、动态植被、大气化学和气溶胶、高层大气、海冰、陆地生化、海洋生化的地球表面全圈层耦合模拟能力，并实现了区域与全球双向反馈耦合模拟。“所谓耦合，就是计算过程不仅考虑大气、海洋、陆面等气候系统各圈层的模拟，还进一步考虑碳氮循环、生物地球化学过程等。比如，地球系统模型会将气溶胶、二氧化碳的循环以及植被等因素都考虑在内，从而得出更精准的实验结果。”相关负责人解释。

此外，装置还独立发展了陆地冰盖、空间天气和固体地球模拟系统，模式水平分辨率最高达到10至25公里，垂直分辨率50至100层。针对部分区域，装置建设了高精度模式，包括了大气污染、天气预报、气候变化风险评估和农业旱灾等模拟系统，空间分辨率可达1至3千米。同时，装置具备强大的计算和存储支撑能力。

在今年3月完成联调联试和工艺验收后，装置现公开面向所有用户征集2022年第一轮普通课题。申请内容包括应用和支撑系统，其中，应用系统包括地球系统模式软件、区域高精度环境模式软件；支撑系统包括超级模拟支撑与管理系统、资料同化及可视化系统、高性能计算系统、数据产品服务系统。

近年来，怀柔科学城建设提速，已有越来越多的大科学装置和交叉研究平台抢跑进入了试运行阶段。除了地球系统数值模拟装置，今年一季度，另一大科学装置——综合极端条件实验装置也有5个实验站面向国内外用户开放预约使用。

编辑/彭小菲