吳立新院士：地球系統科學是超算發展的重要引擎

“在全球超算發展過程中，地球系統科學發展一直是非常重要的驅動引擎，利用最先進的超算來發展新一代地球系統模式與數字孿生系統非常重要。”8月24日，第十九屆全國高性能計算學術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”為主題作主旨演講。

《科學》雜志在創刊125周年時，發布了125個最具挑戰的科學問題，前25個涉及到地球及相關的科學問題包括：地球內部是如何運轉的，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，地球生命在何處產生、如何產生，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，要回答這些問題，離不開海洋，海洋是撬開這些挑戰的重要窗口。

因為海洋是人類居住的重要空間依托和貿易的關鍵通道，40%的地球人口居住在離海岸100公里以內，國際貿易70%是靠航運來實現的。海洋是地球氣候系統最為重要的調節器，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，是孕育重大科學發現與創新、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5-10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2-6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科學問題，現在全世界都在致力于發展公里級高分辨率的地球氣候系統模式。“嶗山實驗室已經初步發展出全球大氣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模式，再現過去2萬年地球環境、氣候變化，回答未來地球氣候系統到底往哪個方向演化。

“地球氣候環境變化歷史能夠給我們提供參考依據，也只有弄清了歷史，未來預測才有基礎。而這一切的實現需要高質量歷史及現代數據、高分辨率地球系統模式、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展事關氣候、能源、資源、環境、糧食等安全，必將持續成為超算發展的重要引擎。我國超算要形成更加開放的學科生態體系，協同構建自主可控高效的基礎軟件生態、場景應用生態。同時，超算與人工智能深度融合的時代已經來臨，必將催生新的科研范式和重大顛覆性創新。（記者 肖春芳）

來源：光明網