“在全球超算發(fā)展過(guò)程中，地球系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展一直是非常重要的驅(qū)動(dòng)引擎，利用最先進(jìn)的超算來(lái)發(fā)展新一代地球系統(tǒng)模式與數(shù)字孿生系統(tǒng)非常重要。”8月24日，第十九屆全國(guó)高性能計(jì)算學(xué)術(shù)年會(huì)在山東青島舉行，中國(guó)科學(xué)院院士、嶗山實(shí)驗(yàn)室主任吳立新以“超算與地球系統(tǒng)”為主題作主旨演講。

《科學(xué)》雜志在創(chuàng)刊125周年時(shí)，發(fā)布了125個(gè)最具挑戰(zhàn)的科學(xué)問(wèn)題，前25個(gè)涉及到地球及相關(guān)的科學(xué)問(wèn)題包括：地球內(nèi)部是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的，溫室效應(yīng)會(huì)使地球溫度達(dá)到多高，地球到底能負(fù)擔(dān)多少人口，什么時(shí)間用什么能源可以替代石油，地球生命在何處產(chǎn)生、如何產(chǎn)生，地球人類(lèi)在宇宙中是否獨(dú)一無(wú)二。

吳立新表示，以上六大前沿問(wèn)題是當(dāng)前地球科學(xué)面臨的新挑戰(zhàn)，要回答這些問(wèn)題，離不開(kāi)海洋，海洋是撬開(kāi)這些挑戰(zhàn)的重要窗口。

因?yàn)楹Ｑ笫侨祟?lèi)居住的重要空間依托和貿(mào)易的關(guān)鍵通道，40%的地球人口居住在離海岸100公里以?xún)?nèi)，國(guó)際貿(mào)易70%是靠航運(yùn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。海洋是地球氣候系統(tǒng)最為重要的調(diào)節(jié)器，吸收了超過(guò)30%的人類(lèi)排放的二氧化碳和90%的由于溫室氣體增加所導(dǎo)致的過(guò)多的熱量，同時(shí)深海是資源、能源的寶庫(kù)，是孕育重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新、拓展人類(lèi)認(rèn)知邊界的新疆域。

“對(duì)科學(xué)界來(lái)說(shuō)，今天面臨的氣候變化，最基本的問(wèn)題是要回答二氧化碳的增加到底讓地球溫度能升高多少，很遺憾的是，當(dāng)前所有地球氣候模式都存在著‘過(guò)熱’的問(wèn)題。”吳立新解釋說(shuō)，過(guò)去2.5萬(wàn)年，二氧化碳濃度升高了大約2倍左右，溫度變幅5-10攝氏度。按照今天的氣候模式預(yù)估，到2100年，如果二氧化碳濃度比工業(yè)革命前增加1倍，溫度升高的量級(jí)基本上跟過(guò)去2萬(wàn)年差不多，預(yù)測(cè)變幅在2-6攝氏度左右，存在著很大的不確定性。

為了解決當(dāng)前氣候變化相關(guān)科學(xué)問(wèn)題，現(xiàn)在全世界都在致力于發(fā)展公里級(jí)高分辨率的地球氣候系統(tǒng)模式。“嶗山實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)初步發(fā)展出全球大氣5公里、海洋3公里超高分辨率的地球氣候系統(tǒng)模式，這背后離不開(kāi)強(qiáng)大的算力支撐。”吳立新表示，目前正在推動(dòng)“穿越地球時(shí)空計(jì)劃”，希望用高分辨率地球系統(tǒng)模式，再現(xiàn)過(guò)去2萬(wàn)年地球環(huán)境、氣候變化，回答未來(lái)地球氣候系統(tǒng)到底往哪個(gè)方向演化。

“地球氣候環(huán)境變化歷史能夠給我們提供參考依據(jù)，也只有弄清了歷史，未來(lái)預(yù)測(cè)才有基礎(chǔ)。而這一切的實(shí)現(xiàn)需要高質(zhì)量歷史及現(xiàn)代數(shù)據(jù)、高分辨率地球系統(tǒng)模式、一流的超級(jí)計(jì)算與存儲(chǔ)能力。”吳立新說(shuō)。

吳立新表示，海洋與地球科學(xué)的發(fā)展事關(guān)氣候、能源、資源、環(huán)境、糧食等安全，必將持續(xù)成為超算發(fā)展的重要引擎。我國(guó)超算要形成更加開(kāi)放的學(xué)科生態(tài)體系，協(xié)同構(gòu)建自主可控高效的基礎(chǔ)軟件生態(tài)、場(chǎng)景應(yīng)用生態(tài)。同時(shí)，超算與人工智能深度融合的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨，必將催生新的科研范式和重大顛覆性創(chuàng)新。（記者 肖春芳）

來(lái)源： 光明網(wǎng)