作者:文乐乐 来源:中国科学报 发布时间:2023/7/16 18:42:01
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科学家打算用最大超级计算机建立地球模型

 

地球变暖的速度有多快,对地球意味着什么?为了回答这些问题,研究人员花了几十年的时间建立了越来越复杂的全球气候模型,但这些模型正在给可有计算能力的极限带来压力。

现在,一批科学家正在推动一个雄心勃勃的解决方案—— 名为地球可视化引擎(EVE)的下一代建模中心网络。在那里,数百名科学家将使用最新的超级计算机全面运行超高分辨率气候模型。许多研究人员认为它们可以显著改善气候预测能力。

EVE的主要支持者、德国马克斯·普朗克气象研究所所长 Bjorn Stevens说:“现在缺乏的是一种协调的策略,将最大的超级计算机与人类最大的问题之一联系起来。”

近日,支持者在柏林举行的气候峰会上正式提出了这一建议,并希望在今年晚些时候于阿联酋迪拜举行的联合国气候变化大会上向各国政府领导人介绍这一提案。但是这个想法还没有赢得所有人的支持。即使在气候科学界,一些研究人员也质疑该提议的成本、实用性和科学回报。

气候模型模拟了围绕虚拟地球的3D网格内的情况,通常与代表海洋、冰盖等组成部分的单独模型相结合。许多模型在网格上运行,这些网格平均每边50至100公里,但世界各地的许多团队正在开发更高分辨率的模型,网格单元为1公里甚至更少。

研究已经表明,更高分辨率的模型可以对云层、海洋涡旋等进行更逼真的模拟。许多研究人员希望这些模型能够帮助解决有关全球变暖程度的基本问题,以及有关云、灰尘和空气污染作用的细节。

一些气候科学家现在可以使用每秒执行数万亿甚至千万亿次操作的超级计算机,但在目前的机器上运行高分辨率模型既昂贵又耗时。

EVE的支持者试图通过建立3到5个建模中心来改变这一现状,每个建模中心都配备世界上最快的最新一代“exascale”超级计算机,每秒可以执行百亿亿次(1018)次操作。这些中心预计配备200至300名科学家。据估计,每个中心每年的成本为3亿欧元,10年的总成本将在100亿至150亿欧元之间。

这些中心将产生可自由获取的数据,其他研究人员可以很容易地获取、可视化和使用这些数据。

该想法的第一次大规模测试已经在欧洲进行,欧盟委员会已经在一项名为“目的地地球”的倡议中投入了1.5亿欧元的初始资金。项目科学家正在开发高分辨率模型和工具,使科学家能够轻松使用数据并对其进行可视化处理。

但一些人质疑这些努力是否会取得成果,他们认为提高气候模型的分辨率并不是气候科学的“万能药”。

美国宇航局气候模拟小组的Gavin Schmidt说,科学家已经了解到,模型之间的差异可以揭示现实世界是如何运作的。

美国太平洋西北国家实验室气候科学家Ruby Leung说,气候科学家正在寻求一系列改进模型的想法。“在这个时间点上,专注于单一方法和少数中心可能会限制其他努力及潜力。”她说。

 
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