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近日，“地球系统数值模拟装置——‘寰’”在北京怀柔科学城落成启用，这也是我国首个研制成功的地球系统数值模拟大科学装置。该装置是由中国科学院大气物理研究所（下称大气物理所）与相关科研院所共同研发，将服务于应对气候变化、生态环境建设、双碳愿景目标、防灾减灾等国家重大需求。
谈及“寰”的研发缘由，国家最高科学技术奖得主曾庆存院士表示，我们要用自己的计算数据作为气候与环境领域谈判的依据，提升我国的国际话语权。经过数载科研攻关，我国首个具有自主知识产权地球系统数值模拟装置“寰”成功建成。
经测试，“寰”的整体性能与国际先进水平相当，有利于我国在全球气候和环境变化等问题上占据主导地位。“‘寰’是一个复杂的大科学装置，是大气科学、计算科学和计算机技术融合的一个典型。‘寰’以地球系统各圈层数值模拟软件为核心，软、硬件协同设计，能够模拟大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、生物圈的演变规律，更全面地考虑了地球系统的各种过程，还可以对地球的过去进行反演、对现在进行观察、对未来进行预测。”大气物理所所长曹军骥介绍。
据悉，“寰”的核心软件是中科院大气物理所自主研发的地球系统模式CAS-ESM2.0，集成耦合了包含大气、海洋、陆面、植被生态、大气化学、海洋生化、陆地生化在内的7个分系统模式。在硬件方面，“寰”同样拥有具有专利的国产通用CPU芯片+DCU加速芯片，可实现自主可控。该装置是全球计算能力最高的专用地球模拟装置之一，峰值计算能力为15PF，存储总容量达80PB。在一体化地球模拟计算机“硅立方”的支持下，装置的耦合计算效率、计算功耗等均实现大幅提升。同时，面向大气、海洋等不同圈层模式，装置芯片还具有独特的计算分区设计，具备高效、节能、环保等优点。
大气物理所研究员周广庆表示，目前“寰”更多地工作于地球表面圈层，未来将进行日地空间环境模式、大陆冰盖模式和固体地球模式建设并逐步耦合到地球系统模式中，研究“上天入地”的深层地球，实现从地球系统到空间天气的全耦合数值模拟，进一步推动地球科学的理论化和数值化，实现不同学科间的交叉、融合，促进我国地球系统科学迈向国际一流水平。
