作者:刘燕飞 赵纪东 张树良 来源:中国科学报 发布时间:2017-11-14
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火山活动增加气候变率

近日,挪威皮耶克尼斯气候研究中心、英国雷丁大学和德国亥姆霍兹吉斯达赫特材料与海岸研究中心等机构的研究人员发文指出火山强迫在年际到十年的时间尺度上增加了气候变率。

火山活动在调节气候变化的过程中发挥着重要作用,但目前大部分模式进行的21世纪气候预测,都采用了非常简单的火山效应,无法代表合理的火山喷发情景。

因此,该研究探讨了60个可能的火山喷发情景(与冰芯记录一致),在典型浓度情景(RCP)4.5下,对挪威地球系统模式的气候变化预测产生的影响。结果表明,火山强迫在年际到十年的时间尺度上增加了气候变率。尽管几十年来,火山活动使全球温度降低的变化趋势变得更加普遍,但几乎不可能缓解长期的人为变暖。

火山活动也影响全球辐射、海平面、海洋环流和海冰变化发生的可能性。这些结果突出了今后气候评估中火山不确定性的重要性和可行性。(刘燕飞)

美国地震风险分析能力达到超算水平

目前,美国国家能源部劳伦斯伯克利国家实验室和劳伦斯利弗莫尔国家实验室以及加州大学戴维斯分校的研究人员正在共同开发首个端对端模拟代码,用以精准捕获地震中的地质和地球物理信息,以及地震对建筑所造成影响的相关信息。初步成果于近日发表于《计算科学与工程》。

该项工作是美国能源部Exascale计算项目(ECP)的一部分,ECP项目致力于创建一个运算速度达到每秒百亿亿次的超算系统,这一速度约是目前美国最强计算系统的50倍。由于计算的局限性,当前的地球物理模拟通常以1~2 Hz(每秒的振动)的水平来分析地面运动。ECP所支持项目区域地震灾害和风险评估的高性能、多学科模拟的负责人David McCallen表示,他们希望最终能够以5~10 Hz的水平来捕获相关信息并进行分析。影响地震中建筑物损伤的最重要变量之一是地震波的频率。不同建筑物和结构对固定频率的地震波响应不同——摩天大楼、桥梁和高速公路立交桥这样的大型建筑物对低频振动敏感,而较小的建筑物如家庭住房更可能被高频振荡(2~10Hz及以上)所破坏。McCallen指出,高频地震的模拟计算要求非常高,需要百亿亿次水平的计算机。

McCallen正在与伯克利实验室计算研究部的研究人员及其他合作者共同更新现有的SW4代码——模拟地震波传播,以利用最新的超级计算机,如美国国家能源研究科学计算中心(NERSC)的Cori系统。这一多核系统的每个芯片包含68个处理器内核、近10000个节点和新类型的内存。

通过近期对SW4的更新,研究者成功地在NERSC的Cori超级计算机上以3 Hz的水平模拟了加州海沃德断层的6.5级地震。对于未来的计算系统,研究人员希望在约5小时或更短时间内以5~10 Hz的水平进行相同的运算。(赵纪东)

欧洲哥白尼计划成功发射首颗全球大气质量监测卫星

近日,欧洲航天局(ESA)成功发射哥白尼计划首颗全球大气质量监测卫星“哨兵5”先导卫星Sentinel-5P。Sentinel-5P是ESA哥白尼计划环境监测网络建设任务所确定的6颗“哨兵5”系列卫星中的第一颗。Sentinel-5P旨在填补此前发射的欧洲环境卫星Envisat,特别是其所搭载的大气扫描成像吸收图谱仪同Sentinel-5系列卫星之间的监测空白,并同时作为极地轨道气象卫星MetOp监测任务的重要补充。

Sentinel-5P携带有目前最先进的大气对流层监测装置,该监测装置由ESA和荷兰航天局联合开发,将监测多种影响人类健康及气候的大气污染物并绘制其具体分布图,如二氧化氮、臭氧、甲醛、二氧化硫、甲烷、一氧化碳和气溶胶等。它将极大地改进人类地球大气污染物空间监测能力,并对维护人类健康和理解气候变化发挥关键作用。

在2022年Sentinel-5系列卫星正式运行之前,Sentinel-5P将是欧洲哥白尼大气监测服务系统提供大气污染物监测数据的关键所在。未来,作为欧洲哥白尼大气监测服务系统的主体,ESA地球同步轨道卫星Sentinel-4系列和极地轨道卫星Sentinel-5系列将共同承担大气组成监测任务。(张树良)

《中国科学报》 (2017-11-14 第2版 国际)
 
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