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地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置綜述及基本情況

發(fā)布時間: 2019-03-04

地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置為國家“十二五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目，擬建成我國首個具有自主知識產(chǎn)權(quán),，以地球系統(tǒng)各圈層數(shù)值模擬軟件為核心,，軟、硬件指標(biāo)相適應(yīng),，規(guī)模及綜合技術(shù)水平位于世界前列的專用地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置,。中國科學(xué)院大氣物理研究所為項目建設(shè)法人，清華大學(xué)為共建單位,，項目建設(shè)地點為北京市懷柔科學(xué)城東部組團密云經(jīng)濟開發(fā)區(qū),，建筑面積24310平方米，建設(shè)周期4年,，項目于2018年11月全面開工,，預(yù)計2021年基本建成，2022年完成驗收,。

建設(shè)內(nèi)容包括地球系統(tǒng)模式數(shù)值模擬系統(tǒng),、區(qū)域高精度環(huán)境模擬系統(tǒng)、超級模擬支撐與管理系統(tǒng),、支撐數(shù)據(jù)庫和資料同化及可視化系統(tǒng),、面向地球科學(xué)的高性能計算系統(tǒng)以及高性能機房等配套設(shè)施。

科學(xué)目標(biāo)

裝置將研究地球系統(tǒng)的大氣圈,、水圈,、冰凍圈、巖石圈,、生物圈的物理,、化學(xué)、生物過程及其相互作用,，探究上述相互作用對地球系統(tǒng)整體和我國區(qū)域環(huán)境的影響,；融合模擬與觀測數(shù)據(jù)以提高預(yù)測的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)對地球系統(tǒng)復(fù)雜過程在中尺度分辨率的定量描述與模擬，為國家防災(zāi)減災(zāi),、應(yīng)對氣候變化,、大氣環(huán)境治理等重大問題提供科學(xué)支撐；推動地球系統(tǒng)科學(xué)不同學(xué)科之間的學(xué)科交叉和融合,，促進我國地球系統(tǒng)科學(xué)整體向國際一流水平跨越,。

工程目標(biāo)

裝置核心指標(biāo)為：具備對地球表面全圈層模擬以及對各類物理,、化學(xué)和生物過程的精細(xì)描述能力,，全球尺度地球系統(tǒng)模式水平分辨率達到10—25 km，區(qū)域高精度環(huán)境模擬系統(tǒng)空間分辨率達到3 km,，重點區(qū)域空間分辨率達到1 km,。裝置峰值計算能力不低于15 PF，存儲不低于80 PB,，擁有國內(nèi)第一個支撐地球系統(tǒng)數(shù)值模擬的完整數(shù)據(jù)庫和資料同化系統(tǒng),，具備面向地球系統(tǒng)的國際領(lǐng)先的支撐管理系統(tǒng)和國際先進的可視化系統(tǒng)。

地球系統(tǒng)1.jpg

建設(shè)進展

2017年2月28日,，裝置獲得國家發(fā)展和改革委員會的項目建議書批復(fù),。2018年6月14日，獲得國家發(fā)展和改革委員會的可行性研究報告批復(fù),。2018年7月30日,，獲得中國科學(xué)院和教育部關(guān)于裝置初步設(shè)計方案的聯(lián)合批復(fù)。2018年11月16日,，獲得國家發(fā)展和改革委員會關(guān)于核定裝置初步設(shè)計概算的批復(fù),。至此裝置建設(shè)所需批復(fù)全部完成，項目進入到全面實施階段,。

地球系統(tǒng)2.jpg

地球系統(tǒng)3.jpg

基建進展

基建工程主要包括數(shù)據(jù)分析中心（1,、2）、動力樓等單體建筑,。目前已完成所有建筑的主體結(jié)構(gòu),、二次結(jié)構(gòu)及砌筑施工，正在實施外墻室內(nèi)裝修,、機電安裝等工作,，基建工程施工實際總進展已完成58%。

裝置進展

裝置的計算系統(tǒng),、地球系統(tǒng)模式數(shù)值模擬系統(tǒng),、超級模擬支撐與管理系統(tǒng)、海洋資料同化子系統(tǒng),、裝置監(jiān)理,、信息安全風(fēng)險評估服務(wù)等已完成招標(biāo)，進入到建設(shè)階段。

該系統(tǒng)采用X86處理器和加速部件,，一期600節(jié)點的計算集群已經(jīng)安裝部署完成,，為裝置建設(shè)提供硬件保障。目前,，大氣模式,、海洋模式和環(huán)境空氣質(zhì)量模式已順利完成模式移植，軟件研發(fā)人員與硬件架構(gòu)師正通力配合,，從內(nèi)存帶寬,，超線程、Open MP加速,、文件系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面進行軟硬件的協(xié)同優(yōu)化,。用于第六階段國際耦合模式比較計劃（CMIP6）的CAS-ESM業(yè)已定版并順利在大裝置1期計算系統(tǒng)上運行，現(xiàn)階段正在進行CMIP6科學(xué)模擬試驗,。

文章裝載自中國科學(xué)院院刊

原文地址：http://www.bulletin.cas.cn/publish_article/2019/Z2/2019Z231.htm

 


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