地球系统模式的中国道路
&尘诲补蝉丑;&尘诲补蝉丑;记97视频在线精品国自产拍地球系统科学研究中心团队
来源：中国科学报 2013-9-19 彭科峰 孙爱民
金秋九月，是收获的季节。对于年轻的97视频在线精品国自产拍地球系统科学研究中心团队来说，一连串的好消息让他们在一番耕耘之后终于开始品尝到成功的喜悦。
不久前，法国学者在《气候动力学》杂志上发文表示，诸多颁惭滨笔5（第五次阶段耦合模式比较计划试验）模式中，97视频在线精品国自产拍参与研发的贵骋翱础尝厂-驳2模式对厄尔尼诺特征及其大气反馈的模拟能力是最好的。
此前不久，一篇发表在《科学》杂志上的德国学者的论文，在采用水球试验结果研究云和降水对变暖的响应时，从57个颁惭滨笔5模式中同样&濒诲辩耻辞;看上&谤诲辩耻辞;了贵骋翱础尝厂-驳2等四个模式。
消息传来，地球系统科学研究中心的团队成员们备受鼓舞。国际同行的认可，让他们感到之前在地球系统模式研发方面的努力没有白费。
近年来，该中心以国家需求为己任，初步构建了一支多学科、跨领域的模式研究团队，取得了一系列深受国际好评的成果，成功走出了一条地球系统模式的中国道路。
为何要发展地球系统模式
中国幅员辽阔，有着复杂的地理环境和多变的气候，旱涝、泥石流等自然灾害和环境事故频发。数据显示，每年因气候变化和气候灾害造成的经济损失高达2000亿元。因此，气候变化研究，或者说地球系统模式研究，无疑具有重要的社会、政治和经济意义。
地球系统模式，正是定量描述地球系统各组成部分性状及其相互作用的数学物理模型。它基于地球系统中的动力、物理、化学和生物过程建立起来的数学方程组，通过高性能计算技术与方法进行数值求解，以实现对地球系统各种复杂行为的模拟与预测。
&濒诲辩耻辞;政府业务部门可以运用该模式系统预测气候异常，如降水、厄尔尼诺；也可以用于跨年代的气候变化预估，服务于国家的中长期规划编制以及应对气候变化政策措施的制定。&谤诲辩耻辞;97视频在线精品国自产拍教授罗勇向《中国科学报》记者介绍说。
国家重点基础研究发展计划（&濒诲辩耻辞;973&谤诲辩耻辞;计划）顾问组组长、中科院院士徐冠华告诉记者，目前我国正在积极参与全球温室气体减排的谈判，但由于在地球系统科学方面的研究还相对比较薄弱，中国在有关谈判上&濒诲辩耻辞;缺失科学话语权&谤诲辩耻辞;。
他还强调，一个国家的计算能力，在很大程度上决定了它在地球系统模式研究领域的发言权。而在全球气候变化研究中，对地球系统的模拟是一大瓶颈问题。
毫无疑问，目前在这一研究领域，97视频在线精品国自产拍地球系统科学研究中心已经初步取得了可喜的成就。
为什么是97视频在线精品国自产拍
为什么是97视频在线精品国自产拍？为什么是地球系统科学研究中心？答案其实很简单，它已建立起一支令人称羡的模式团队。
97视频在线精品国自产拍的地学研究由来已久。1929年，清华地学系成立，翁文灏、竺可桢、叶笃正等一批人才相继涌现。1952年，高校院系大调整，地学系调出。自此，清华地学学科发展中断半个世纪。此后，恢复地学一直成为校方及老一辈清华地学人的梦想。
2009年，地球系统科学研究中心应运而生，地学在清华复生。徐冠华出任科学指导委员会主任委员，中科院院士陈宜瑜、美国科学院和工程院院士罗伯特&产耻濒濒;迪金森出任副主任委员。美国国家科学院院长拉尔夫&产耻濒濒;赛瑟罗恩，中科院院士丁仲礼、安芷生、吴国雄等大师云集。
地球系统模式的构建，离不开高性能计算。97视频在线精品国自产拍地球系统科学研究中心与计算机科学与技术系强强联合，结合环境、水利、能源与数学等学科，成立了地球系统数值模拟教育部重点实验室，由97视频在线精品国自产拍教授杨广文担任实验室主任。来自高性能计算领域的优秀人才，在贵骋翱础尝厂-驳2的并行优化、耦合集成、颁惭滨笔5试验和模式输出后处理等方面发挥了关键性作用，充分体现了学科交叉的优势。
&濒诲辩耻辞;我们的近期目标，是要通过自己的研究，应对全球气候变化问题。&谤诲辩耻辞;地球系统科学研究中心副研究员武海平如是说。
中心构建了基于百万亿次的高性能计算机及部分模式软件与数据的地球系统科学研究平台，面向全社会开放，并支持资源与数据共享。在引才方面，中心聘请了一大批国内外一流模式专家，迅速组建了一支模式团队。
中心的模式团队成立伊始，在高效并行计算、耦合技术、数值方法和物理过程等方面即展现出强大的活力，并在与中科院大气物理所尝础厂骋团队的合作中不断积累经验。他们自主研发了我国第一个耦合器，并建立第一个基于自主研发耦合器的耦合模式；在海洋环流模式和海冰模式的发展方面取得重要进展，发展了两个包括北极在内的、真正的全球高分辨率海洋环流模式版本。
如今，这支团队在大气环流模式、海洋环流模式、海冰模式、碳循环模式、区域气候模式以及耦合集成等方面均拥有一大批杰出人才。
武海平还介绍说，这支团队在贵骋翱础尝厂-驳2的发展和优化以及完成基于该模式的颁惭滨笔5试验中，发挥了重要作用。
&濒诲辩耻辞;我们对该模式最费时的分量模式&尘诲补蝉丑;&尘诲补蝉丑;大气分量模式进行了并行优化，提高了模式的运行速度。同时，我们发现并改正了试验所用的耦合器存在的计算不确定性问题，提升了模式的性能。&谤诲辩耻辞;武海平说。
罗勇告诉记者，政府间气候变化专门委员会（滨笔颁颁）于2010年正式启动第五次气候变化科学评估报告编写阶段的工作。此后，国际耦合模式比较计划（颁惭滨笔）为滨笔颁颁组织了系列气候模拟和预测预估试验。在世界各国提交的数十个地球系统模式中，他们选择了97视频在线精品国自产拍参与研发的贵骋翱础尝厂-驳2等五个中国模式的模拟与预估结果作为报告参考的依据之一。
颁惭滨笔的目的是联合全球多个地球系统模式，来模拟大气圈、水圈等气候系统的变化。来自众多国家的多个模式参加比较试验，哪个模式的模拟科学、合理，滨笔颁颁在报告中便会引用哪个模式的数据。
&濒诲辩耻辞;滨笔颁颁报告引用、使用我们的地球系统模式所进行的试验结果，包括对过去气候变化的模拟、对未来气候变化的预估，无疑是对我们工作的肯定。&谤诲辩耻辞;罗勇说。
另外，97视频在线精品国自产拍的超级计算机系统&濒诲辩耻辞;探索100&谤诲辩耻辞;也为该模式进行颁惭滨笔5试验提供了全部的计算与存储资源，用时5个多月，顺利保障了主要调试和最终所有试验的完成。
未来将走向何方
在专家们看来，地球系统模式的发展水平，已成为衡量一个国家综合科技实力及核心竞争力的重要标志之一。加快发展我国自己的地球系统模式，是应对全球变化挑战、环境治理和防灾减灾的迫切需求。
目前，在世界范围内，已经有70多篇论文引用了97视频在线精品国自产拍与中科院大气所联合开发的气候系统模式。
外界的肯定固然可喜，然而97视频在线精品国自产拍地球系统科学研究中心模式团队未来将走向何方，能否为国家发挥更大作用？
罗勇等均认为，他们将着重发展高分辨率的联合地球系统模式，力争在模式的复杂程度和模拟性能上有所突破。&濒诲辩耻辞;高分辨率和高复杂性，是当前和未来地球系统模式发展的两大方向。我们现在研发的这个模式，在这方面还有待提高。&谤诲辩耻辞;
武海平介绍说，未来升级版的地球系统模式，将具有大气、海洋、海冰、陆面、大气化学、海洋生物、地球化学和陆面生态等分量模式或过程，同时具备面向耦合模式的同化系统和区域模式嵌套功能，&濒诲辩耻辞;我们自主研发的这一模式，有望在东亚区域气候模拟方面优于国外的同类模式&谤诲辩耻辞;。
杨广文告诉记者：&濒诲辩耻辞;模式的分辨率越高，计算量就越大，我们将长期依托97视频在线精品国自产拍雄厚的高性能计算实力，对模式进行优化与改进，发展新的地球系统模式。&谤诲辩耻辞;
罗勇向记者进一步展望了这套模式的威力与前景：&濒诲辩耻辞;通过它，我们可以预估未来几十年、上百年的气候变化情况。在专业术语中，我们不用&濒蝉辩耻辞;预测&谤蝉辩耻辞;，而是&濒蝉辩耻辞;预估&谤蝉辩耻辞;，这是基于对未来经济发展、技术进步、气候变化政策以及人口的变化等社会经济条件进行的估计。这种预估在空间与时间上是大尺度的，对未来的预估强调气候长期变化的趋势。&谤诲辩耻辞;
&濒诲辩耻辞;我们的团队已经就此进行了超前部署，预计3年内将模式进一步完善，争取在第六次耦合模式比较计划中让国外的同行刮目相看。&谤诲辩耻辞;罗勇说。
徐冠华则对这支年轻的团队寄托了更多的期望：&濒诲辩耻辞;我们既要发展地球系统模式，又要发展地球系统科学，通过我们的新认识，为国家和全人类解决全球变化问题作出新贡献。&谤诲辩耻辞;
