又一尖端科技弯道超车,我国“模拟地球”并跑发达国家,预言天气


地球作为太阳系第三行星,人类就像是沧海一粟寄居于此。从人类拥有智慧开始,对地球的探索从未停止。虽已生活了几千年,人类对这个住所仍然是“一知半解”。就比如海洋占地球的71%,人类也仅仅只是探索了5%。

到目前为止有许多模拟地球的游戏,玩家在游戏中扮演神的角色,可以用自己的智慧创造出一个生态平衡且文明的地球。这不仅仅只是模拟生态家,还有需要模拟地质学家、天文学家等等。

而在前不久我国成功研发了一个实体版“模拟地球”,该装置不仅可以模拟地球,预测气候变化甚至把地球都搬进了实验室里。


可以模拟地球的神奇软件

随着科学技术的发展,人类对各个分生态系统的研究不断深入,也越来越趋向于把它们系统地作为一个整体进行研究。但地球系统过于庞大和复杂,“纸上谈兵”和观测实验等方法局限性太大,不能满足科学家的需求,因此这个装置可以将前两者合二为一,帮助科学家更好地研究地球。

这是模拟地球生态的一种装置,不像超级计算机那样庞大,而是依靠软硬件结合且以软件为核心的方式。科学家们需要与超级计算机相配合,利用相关的数值来展开研究。这个装置是当今世界公认最为重要的地球研究工具,在美国和日本都有研发成功的案例。

地球系统数值模拟装置在国内更多是应用于对气候的预测以及未来气候的模拟。特别是对农业方面有很大的帮助,对一些灾害性天气进行模拟和预测。例如夏天的高温热浪、干旱洪涝、台风等,一定程度上加大预警,减少损失,保障生态粮食安全。

如今空气污染越来越严重,该装置还能对气候环境进行模拟和预测,模拟人类的温室气体排放和吸收量,核算数据帮助科学家治理大气污染。


​​地球系统数值模拟装置是怎样工作的?

在此之前我们先了解地球系统是什么?地球系统指由大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、生物圈以及近地面空间、地幔与地核组成一整个有机整体。该装置的模拟规程实际就是在模拟这五个圈层相互作用后的过程和结果。每个圈层的关系都环环相扣,人类的影响和对人类的影响都非常重要。

研究者在掌握地球各圈层的规律后,再将数学方程结合算法形成一个数学物理模型。最后将模型放到计算机上进行计算,完成真正意义上的模拟。

我国的地球系统数值模拟装置的水平如何?

圈层多、要素杂乱、过程繁琐每一次计算的背后都是无数条数据的打架,而且对计算机的要求也十分的高。不仅依赖硬件,更依赖算法和大数据,所以只有一些综合实力强大的国家才能才有能力进行这方面的研制。


​比如中国的邻居日本在2002年率先运作了这台“地球模拟器”,又名矢量型超级计算机,在计算机内部设置了“模拟地球”。它可以预测和解析整个地球的大气循环、温室变化、地壳变动,以及在日本最多的地震发生。这台模拟器被人们称为“神奇的水晶”,预测到了许多靠实验完全无法进行的自然现象。例如在开机不久后,就预测到在巴西海岸会出现热带风暴。直至2004年“水晶球”的预言成真。原本写在神话书上“未卜先知的水晶球”好像已经实现了。

自上世纪五六十年代就已经开展了这项研究,直到八十年代才研制出了一套属于自己的模式。这套模拟模式在研发之初落后于美国等发达国家,随着我们科技的进步,技术的改进,我国新研制的地球系统数值模拟装置与其他已经研发出的国家处于相同位置。

除此之外不得不提的是,装置的芯片均为更符合我们国家的国产芯片,在一定程度上要优于英特尔芯片,能够提升效率和计算的准确性。


最后

我国的科技水平正在大步向前,地球系统数值模拟装置是未来科学研究不可缺的手段,这也将产生巨大的科学利益和社会利益。用自己的计算数据作为气候和环境的依据,这不仅仅是科学上的成就,也是提升中国在环境方面的外交实力和话语权。

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