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地球系統數值模擬裝置為國家“十二五”重大科技基礎設施項目，擬建成我國首個具有自主知識產權，以地球系統各圈層數值模擬軟件為核心，軟、硬件指標相適應，規模及綜合技術水平位于世界前列的專用地球系統數值模擬裝置。中國科學院大氣物理研究所為項目建設法人，清華大學為共建單位，項目建設地點為北京市懷柔科學城東部組團密云經濟開發區，建筑面積24310平方米，建設周期4年，項目于2018年11月全面開工，預計2021年基本建成，2022年完成驗收。

建設內容包括地球系統模式數值模擬系統、區域高精度環境模擬系統、超級模擬支撐與管理系統、支撐數據庫和資料同化及可視化系統、面向地球科學的高性能計算系統以及高性能機房等配套設施。

科學目標

裝置將研究地球系統的大氣圈、水圈、冰凍圈、巖石圈、生物圈的物理、化學、生物過程及其相互作用，探究上述相互作用對地球系統整體和我國區域環境的影響；融合模擬與觀測數據以提高預測的準確性，實現對地球系統復雜過程在中尺度分辨率的定量描述與模擬，為國家防災減災、應對氣候變化、大氣環境治理等重大問題提供科學支撐；推動地球系統科學不同學科之間的學科交叉和融合，促進我國地球系統科學整體向國際一流水平跨越。

工程目標

裝置核心指標為：具備對地球表面全圈層模擬以及對各類物理、化學和生物過程的精細描述能力，全球尺度地球系統模式水平分辨率達到10—25 km，區域高精度環境模擬系統空間分辨率達到3 km，重點區域空間分辨率達到1 km。裝置峰值計算能力不低于15 PF，存儲不低于80 PB，擁有國內第一個支撐地球系統數值模擬的完整數據庫和資料同化系統，具備面向地球系統的國際領先的支撐管理系統和國際先進的可視化系統。

地球系統1.jpg

建設進展

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

基建進展

基建工程主要包括數據分析中心（1、2）、動力樓等單體建筑。目前已完成所有建筑的主體結構、二次結構及砌筑施工，正在實施外墻室內裝修、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、地球系統模式數值模擬系統、超級模擬支撐與管理系統、海洋資料同化子系統、裝置監理、信息安全風險評估服務等已完成招標，進入到建設階段。

該系統采用X86處理器和加速部件，一期600節點的計算集群已經安裝部署完成，為裝置建設提供硬件保障。目前，大氣模式、海洋模式和環境空氣質量模式已順利完成模式移植，軟件研發人員與硬件架構師正通力配合，從內存帶寬，超線程、Open MP加速、文件系統穩定性等方面進行軟硬件的協同優化。用于第六階段國際耦合模式比較計劃（CMIP6）的CAS-ESM業已定版并順利在大裝置1期計算系統上運行，現階段正在進行CMIP6科學模擬試驗。

文章裝載自中國科學院院刊

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

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地球系統數值模擬裝置綜述及基本情況