中新网北京6月26日电据中国好声音《新闻超链接》报道，中国首台成功研制的地球系统数值模拟科学仪器23日在北京怀柔科学城竣工并开放。该装置将用于计算大气、水圈和冰冻圈的运动变化规律，反演过去，观察现在，预测地球的未来。
你是怎么把地球搬进实验室的？地球的五层是如何相互影响的？中国的地球模拟装置性能如何？
地球系统数值模拟装置：可以模拟地球的神奇软件
地球系统数值模拟装置，顾名思义，就是模拟地球生态系统的装置。地球系统数值模拟装置虽然被称为装置，但实际上它并不是类似于超级计算机的知名大规模装置，而是以软硬件为核心的装置。研究人员需要使用部署在超级计算机上的这些软件和一些相关的数值来进行研究。
lasg的副研究员张赫说，地球系统的数值模拟装置主要用于计算未来地球气候和环境的演变趋势。该装置可以模拟一些灾害性天气或预测一些季节性气候和环境，如旱涝、高温热浪、台风和沙尘暴，甚至可以预测农业产量。地球系统数值模拟装置除了模拟和预测气候环境外，还可以计算当前人类的碳排放和碳吸收，模拟不同减排路径下的气候变化，从而帮助实现“双碳目标”，控制空气污染。
地球系统数值模拟装置是怎样工作的？
了解地球各层的基本规律是研究人员使用该设备进行模拟的基础。地球由五层组成，即大气、水圈、冰冻圈、岩石圈和生物圈。其实装置的模拟过程就是模拟地球上五个圆的相互作用过程。张赫举了一个地球各层之间相互作用的例子：在大气和冰冻圈之间，当大气温度升高时，冰雪就会融化。冰雪融化后，地球表面的反照率会大大降低，地球表面和大气会吸收更多的阳光，导致温度进一步上升，积雪进一步融化。在圈子活动中，人类的活动是非常重要和复杂的，我们的生产和生活会对地球的各个圈子产生一系列的影响。
研究人员在了解每个圆的基本规律后，会形成数学方程来表达规律，然后将数学方程与计算机程序算法相结合，形成数学物理模型。最后，将模型放在计算机上进行计算，得到方程的解，完成模拟。
由于模拟过程涉及的层面和要素较多，地球系统数值模拟装置的计算量非常大，数据复杂，过程复杂。
我国的地球系统数值模拟装置的水平如何？
地球系统数值模拟装置的计算过程复杂，对计算机要求高。它既依赖于硬件和软件，也依赖于算法和数据。只有综合实力强的国家才能发展这个领域。
虽然中国在20世纪50年代和60年代进行了相关研究，但直到20世纪80年代，中国才发展出一套完整实用的地球系统数值模拟模型。自20世纪80年代以来，中国的模式不断改进和完善。中国的地球系统数值模拟装置刚建成时远远落后于日本等发达国家，但现在我们在这一领域的研究水平已经与发达国家基本平行。张赫说，我们硬件设备用的芯片都是国产芯片，在某些方面性能甚至比Intel芯片略胜一筹。同时，我国在建设过程中自主开发了许多新算法，不仅提高了计算效率，而且优化了计算精度。
中国地球系统数值模拟装置的发展正走向世界领先水平，这将为我们未来的生活带来更多的良好变化。
