吳立新院士：地球系統(tǒng)科學是超算發(fā)展的重要引擎

“在全球超算發(fā)展過程中，地球系統(tǒng)科學發(fā)展一直是非常重要的驅(qū)動引擎，利用最先進的超算來發(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，第十九屆全國高性能計算學術(shù)年會在山東青島舉行，中國科學院院士、嶗山實驗室主任吳立新以“超算與地球系統(tǒng)”為主題作主旨演講。

《科學》雜志在創(chuàng)刊125周年時，發(fā)布了125個最具挑戰(zhàn)的科學問題，前25個涉及到地球及相關(guān)的科學問題包括：地球內(nèi)部是如何運轉(zhuǎn)的，溫室效應會使地球溫度達到多高，地球到底能負擔多少人口，什么時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，地球人類在宇宙中是否獨一無二。

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

因為海洋是人類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公里以內(nèi)，國際貿(mào)易70%是靠航運來實現(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30%的人類排放的二氧化碳和90%的由于溫室氣體增加所導致的過多的熱量，同時深海是資源、能源的寶庫，是孕育重大科學發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新、拓展人類認知邊界的新疆域。

“對科學界來說，今天面臨的氣候變化，最基本的問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，當前所有地球氣候模式都存在著‘過熱’的問題。”吳立新解釋說，過去2.5萬年，二氧化碳濃度升高了大約2倍左右，溫度變幅510攝氏度。按照今天的氣候模式預估，到2100年，如果二氧化碳濃度比工業(yè)革命前增加1倍，溫度升高的量級基本上跟過去2萬年差不多，預測變幅在26攝氏度左右，存在著很大的不確定性。

為了解決當前氣候變化相關(guān)科學問題，現(xiàn)在全世界都在致力于發(fā)展公里級高分辨率的地球氣候系統(tǒng)模式。“嶗山實驗室已經(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，這背后離不開強大的算力支撐。”吳立新表示，目前正在推動“穿越地球時空計劃”，希望用高分辨率地球系統(tǒng)模式，再現(xiàn)過去2萬年地球環(huán)境、氣候變化，回答未來地球氣候系統(tǒng)到底往哪個方向演化。

“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，未來預測才有基礎(chǔ)。而這一切的實現(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、一流的超級計算與存儲能力。”吳立新說。

吳立新表示，海洋與地球科學的發(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。我國超算要形成更加開放的學科生態(tài)體系，協(xié)同構(gòu)建自主可控高效的基礎(chǔ)軟件生態(tài)、場景應用生態(tài)。同時，超算與人工智能深度融合的時代已經(jīng)來臨，必將催生新的科研范式和重大顛覆性創(chuàng)新。（記者 肖春芳）

來源： 光明網(wǎng)