威尼斯网站_威尼斯官方网站登录
做最好的网站
当前位置:威尼斯网站 > 国际学校 > 清华发布中国首个自主研发的地球系统模式耦合

清华发布中国首个自主研发的地球系统模式耦合

文章作者:国际学校 上传时间:2019-08-26

  耦合器是地球系统模式的核心部件之一,其连接多个分量模式以构成地球系统模式、实现分量模式间的并行计算,并控制整个地球系统模式的积分模拟。在科学上,耦合器充分体现地球系统多圈层间的相互作用;在技术上,耦合器是地球系统模式模块化发展的需要,是各分量模式专家分工合作的关键平台。

  “我们对该模式最费时的分量模式——大气分量模式进行了并行优化,提高了模式的运行速度。同时,我们发现并改正了试验所用的耦合器存在的计算不确定性问题,提升了模式的性能。”武海平说。

  金秋九月,是收获的季节。对于年轻的清华大学地球系统科学研究中心团队来说,一连串的好消息让他们在一番耕耘之后终于开始品尝到成功的喜悦。

供稿:地球系统科学研究中心 编辑:范 丽

  徐冠华则对这支年轻的团队寄托了更多的期望:“我们既要发展地球系统模式,又要发展地球系统科学,通过我们的新认识,为国家和全人类解决全球变化问题作出新贡献。”

  “政府业务部门可以运用该模式系统预测气候异常,如降水、厄尔尼诺;也可以用于跨年代的气候变化预估,服务于国家的中长期规划编制以及应对气候变化政策措施的制定。”清华大学教授罗勇向《中国科学报》记者介绍说。

  地球系统是由大气圈、水圈、陆圈和生物圈等组成的复杂系统。地球系统模式是对地球系统复杂行为和过程进行模拟与预测的科学工具。随着全球变暖加剧、极端天气和气候异常事件不断出现,以及联合国气候变化框架公约谈判的白热化,世界各国竞相发展地球系统模式,其发展水平已经成为衡量一个国家地学综合实力的重要标志之一。

  地球系统模式的构建,离不开高性能计算。清华大学地球系统科学研究中心与计算机科学与技术系强强联合,结合环境、水利、能源与数学等学科,成立了地球系统数值模拟教育部重点实验室,由清华大学教授杨广文担任实验室主任。来自高性能计算领域的优秀人才,在FGOALS-g2的并行优化、耦合集成、CMIP5试验和模式输出后处理等方面发挥了关键性作用,充分体现了学科交叉的优势。

  在专家们看来,地球系统模式的发展水平,已成为衡量一个国家综合科技实力及核心竞争力的重要标志之一。加快发展我国自己的地球系统模式,是应对全球变化挑战、环境治理和防灾减灾的迫切需求。

  C-Coupler的设计与研发始于2010年3月,近90%的工作由清华大学完成,获得了国家“863计划”、国家“973计划”、国家自然科学基金和清华大学自主科研项目等的联合资助,并得到北京师范大学、中科院大气物理研究所、国家海洋局第一海洋研究所等兄弟单位的支持与关注。在2013年10月加拿大维多利亚市召开的世界气候研究计划耦合模拟工作组上,C-Coupler1.0作为中国在完成耦合模式比较计划第5期试验后的代表性亮点工作之一得到了专门介绍。目前,C-Coupler1.0已获得专利和软件著作权。

  金秋九月,是收获的季节。对于年轻的清华大学地球系统科学研究中心团队来说,一连串的好消息让他们在一番耕耘之后终于开始品尝到成功的喜悦。

  徐冠华则对这支年轻的团队寄托了更多的期望:“我们既要发展地球系统模式,又要发展地球系统科学,通过我们的新认识,为国家和全人类解决全球变化问题作出新贡献。”

图片 1

  地球系统模式,正是定量描述地球系统各组成部分性状及其相互作用的数学物理模型。它基于地球系统中的动力、物理、化学和生物过程建立起来的数学方程组,通过高性能计算技术与方法进行数值求解,以实现对地球系统各种复杂行为的模拟与预测。

  2009年,地球系统科学研究中心应运而生,地学在清华复生。徐冠华出任科学指导委员会主任委员,中科院院士陈宜瑜、美国科学院和工程院院士罗伯特•迪金森出任副主任委员。美国国家科学院院长拉尔夫•赛瑟罗恩,中科院院士丁仲礼、安芷生、吴国雄等大师云集。

清华发布中国首个自主研发的地球系统模式耦合器

  罗勇等均认为,他们将着重发展高分辨率的联合地球系统模式,力争在模式的复杂程度和模拟性能上有所突破。“高分辨率和高复杂性,是当前和未来地球系统模式发展的两大方向。我们现在研发的这个模式,在这方面还有待提高。”

  罗勇等均认为,他们将着重发展高分辨率的联合地球系统模式,力争在模式的复杂程度和模拟性能上有所突破。“高分辨率和高复杂性,是当前和未来地球系统模式发展的两大方向。我们现在研发的这个模式,在这方面还有待提高。”

  清华新闻网12月3日电 近日,清华大学地球系统科学研究中心公开发布了我国首个自主设计研发的地球系统模式耦合器C-Coupler1.0,该成果填补了我国耦合器软件的空白。C-Coupler1.0具有创新的软件结构,通过了正确性检验,并兼容了国际主流耦合器的所有功能,在三维耦合、模块化和试验可重复方面有其他耦合器所不具备的性能,把我国耦合器研究推进到世界先进水平,并得到了同行认可。

  外界的肯定固然可喜,然而清华大学地球系统科学研究中心模式团队未来将走向何方,能否为国家发挥更大作用?

为何要发展地球系统模式

图说明:基于C-Coupler的地球系统模式模块化耦合框架。地球系统模式由分别模拟大气、陆面、海洋和海冰等的分量模式组成,耦合器位于地球系统模式中心,实现分量模式间的相互作用。相对于世界上已有耦合器,C-Coupler的耦合框架更具优势。

  国家重点基础研究发展计划顾问组组长、中科院院士徐冠华告诉记者,目前我国正在积极参与全球温室气体减排的谈判,但由于在地球系统科学方面的研究还相对比较薄弱,中国在有关谈判上“缺失科学话语权”。

  目前,在世界范围内,已经有70多篇论文引用了清华大学与中科院大气所联合开发的气候系统模式。

  在过去的20多年,仅美国和法国等发达国家拥有自主研发的耦合器,而我国始终靠引进国外耦合器来发展耦合模式,在较大程度上受限于美国等发达国家。未来,地球系统科学研究中心在进一步自主研发世界领先耦合器的同时,将为国内各模式团队提供耦合技术支撑,促进我国地球系统模式的发展。

  2009年,地球系统科学研究中心应运而生,地学在清华复生。徐冠华出任科学指导委员会主任委员,中科院院士陈宜瑜、美国科学院和工程院院士罗伯特•迪金森出任副主任委员。美国国家科学院院长拉尔夫•赛瑟罗恩,中科院院士丁仲礼、安芷生、吴国雄等大师云集。

  为什么是清华大学?为什么是地球系统科学研究中心?答案其实很简单,它已建立起一支令人称羡的模式团队。

  CMIP的目的是联合全球多个地球系统模式,来模拟大气圈、水圈等气候系统的变化。来自众多国家的多个模式参加比较试验,哪个模式的模拟科学、合理,IPCC在报告中便会引用哪个模式的数据。

地球系统模式的中国道路

  “IPCC报告引用、使用我们的地球系统模式所进行的试验结果,包括对过去气候变化的模拟、对未来气候变化的预估,无疑是对我们工作的肯定。”罗勇说。

  不久前,法国学者在《气候动力学》杂志上发文表示,诸多CMIP5模式中,清华大学参与研发的FGOALS-g2模式对厄尔尼诺特征及其大气反馈的模拟能力是最好的。

  为什么是清华大学?为什么是地球系统科学研究中心?答案其实很简单,它已建立起一支令人称羡的模式团队。

  杨广文告诉记者:“模式的分辨率越高,计算量就越大,我们将长期依托清华大学雄厚的高性能计算实力,对模式进行优化与改进,发展新的地球系统模式。”

来源:中国科学报 2013-9-19 彭科峰 孙爱民

  外界的肯定固然可喜,然而清华大学地球系统科学研究中心模式团队未来将走向何方,能否为国家发挥更大作用?

  另外,清华大学的超级计算机系统“探索100”也为该模式进行CMIP5试验提供了全部的计算与存储资源,用时5个多月,顺利保障了主要调试和最终所有试验的完成。

  他还强调,一个国家的计算能力,在很大程度上决定了它在地球系统模式研究领域的发言权。而在全球气候变化研究中,对地球系统的模拟是一大瓶颈问题。

  中国幅员辽阔,有着复杂的地理环境和多变的气候,旱涝、泥石流等自然灾害和环境事故频发。数据显示,每年因气候变化和气候灾害造成的经济损失高达2000亿元。因此,气候变化研究,或者说地球系统模式研究,无疑具有重要的社会、政治和经济意义。

  武海平还介绍说,这支团队在FGOALS-g2的发展和优化以及完成基于该模式的CMIP5试验中,发挥了重要作用。

为何要发展地球系统模式

——记清华大学地球系统科学研究中心团队

  近年来,该中心以国家需求为己任,初步构建了一支多学科、跨领域的模式研究团队,取得了一系列深受国际好评的成果,成功走出了一条地球系统模式的中国道路。

  “IPCC报告引用、使用我们的地球系统模式所进行的试验结果,包括对过去气候变化的模拟、对未来气候变化的预估,无疑是对我们工作的肯定。”罗勇说。

  中心的模式团队成立伊始,在高效并行计算、耦合技术、数值方法和物理过程等方面即展现出强大的活力,并在与中科院大气物理所LASG团队的合作中不断积累经验。他们自主研发了我国第一个耦合器,并建立第一个基于自主研发耦合器的耦合模式;在海洋环流模式和海冰模式的发展方面取得重要进展,发展了两个包括北极在内的、真正的全球高分辨率海洋环流模式版本。

  武海平介绍说,未来升级版的地球系统模式,将具有大气、海洋、海冰、陆面、大气化学、海洋生物、地球化学和陆面生态等分量模式或过程,同时具备面向耦合模式的同化系统和区域模式嵌套功能,“我们自主研发的这一模式,有望在东亚区域气候模拟方面优于国外的同类模式”。

  毫无疑问,目前在这一研究领域,清华大学地球系统科学研究中心已经初步取得了可喜的成就。

  中心构建了基于百万亿次的高性能计算机及部分模式软件与数据的地球系统科学研究平台,面向全社会开放,并支持资源与数据共享。在引才方面,中心聘请了一大批国内外一流模式专家,迅速组建了一支模式团队。

  “政府业务部门可以运用该模式系统预测气候异常,如降水、厄尔尼诺;也可以用于跨年代的气候变化预估,服务于国家的中长期规划编制以及应对气候变化政策措施的制定。”清华大学教授罗勇向《中国科学报》记者介绍说。

  罗勇告诉记者,政府间气候变化专门委员会于2010年正式启动第五次气候变化科学评估报告编写阶段的工作。此后,国际耦合模式比较计划为IPCC组织了系列气候模拟和预测预估试验。在世界各国提交的数十个地球系统模式中,他们选择了清华大学参与研发的FGOALS-g2等五个中国模式的模拟与预估结果作为报告参考的依据之一。

  “我们的近期目标,是要通过自己的研究,应对全球气候变化问题。”地球系统科学研究中心副研究员武海平如是说。

来源:中国科学报 2013-9-19 彭科峰 孙爱民

  罗勇告诉记者,政府间气候变化专门委员会于2010年正式启动第五次气候变化科学评估报告编写阶段的工作。此后,国际耦合模式比较计划为IPCC组织了系列气候模拟和预测预估试验。在世界各国提交的数十个地球系统模式中,他们选择了清华大学参与研发的FGOALS-g2等五个中国模式的模拟与预估结果作为报告参考的依据之一。

  国家重点基础研究发展计划顾问组组长、中科院院士徐冠华告诉记者,目前我国正在积极参与全球温室气体减排的谈判,但由于在地球系统科学方面的研究还相对比较薄弱,中国在有关谈判上“缺失科学话语权”。

  消息传来,地球系统科学研究中心的团队成员们备受鼓舞。国际同行的认可,让他们感到之前在地球系统模式研发方面的努力没有白费。

  中心的模式团队成立伊始,在高效并行计算、耦合技术、数值方法和物理过程等方面即展现出强大的活力,并在与中科院大气物理所LASG团队的合作中不断积累经验。他们自主研发了我国第一个耦合器,并建立第一个基于自主研发耦合器的耦合模式;在海洋环流模式和海冰模式的发展方面取得重要进展,发展了两个包括北极在内的、真正的全球高分辨率海洋环流模式版本。

  “我们的团队已经就此进行了超前部署,预计3年内将模式进一步完善,争取在第六次耦合模式比较计划中让国外的同行刮目相看。”罗勇说。

  地球系统模式的构建,离不开高性能计算。清华大学地球系统科学研究中心与计算机科学与技术系强强联合,结合环境、水利、能源与数学等学科,成立了地球系统数值模拟教育部重点实验室,由清华大学教授杨广文担任实验室主任。来自高性能计算领域的优秀人才,在FGOALS-g2的并行优化、耦合集成、CMIP5试验和模式输出后处理等方面发挥了关键性作用,充分体现了学科交叉的优势。

  中心构建了基于百万亿次的高性能计算机及部分模式软件与数据的地球系统科学研究平台,面向全社会开放,并支持资源与数据共享。在引才方面,中心聘请了一大批国内外一流模式专家,迅速组建了一支模式团队。

  毫无疑问,目前在这一研究领域,清华大学地球系统科学研究中心已经初步取得了可喜的成就。

  不久前,法国学者在《气候动力学》杂志上发文表示,诸多CMIP5模式中,清华大学参与研发的FGOALS-g2模式对厄尔尼诺特征及其大气反馈的模拟能力是最好的。

为什么是清华大学

地球系统模式的中国道路

  近年来,该中心以国家需求为己任,初步构建了一支多学科、跨领域的模式研究团队,取得了一系列深受国际好评的成果,成功走出了一条地球系统模式的中国道路。

  此前不久,一篇发表在《科学》杂志上的德国学者的论文,在采用水球试验结果研究云和降水对变暖的响应时,从57个CMIP5模式中同样“看上”了FGOALS-g2等四个模式。

  CMIP的目的是联合全球多个地球系统模式,来模拟大气圈、水圈等气候系统的变化。来自众多国家的多个模式参加比较试验,哪个模式的模拟科学、合理,IPCC在报告中便会引用哪个模式的数据。

为什么是清华大学

  “我们的团队已经就此进行了超前部署,预计3年内将模式进一步完善,争取在第六次耦合模式比较计划中让国外的同行刮目相看。”罗勇说。

  清华大学的地学研究由来已久。1929年,清华地学系成立,翁文灏、竺可桢、叶笃正等一批人才相继涌现。1952年,高校院系大调整,地学系调出。自此,清华地学学科发展中断半个世纪。此后,恢复地学一直成为校方及老一辈清华地学人的梦想。

未来将走向何方

  他还强调,一个国家的计算能力,在很大程度上决定了它在地球系统模式研究领域的发言权。而在全球气候变化研究中,对地球系统的模拟是一大瓶颈问题。

  中国幅员辽阔,有着复杂的地理环境和多变的气候,旱涝、泥石流等自然灾害和环境事故频发。数据显示,每年因气候变化和气候灾害造成的经济损失高达2000亿元。因此,气候变化研究,或者说地球系统模式研究,无疑具有重要的社会、政治和经济意义。

  在专家们看来,地球系统模式的发展水平,已成为衡量一个国家综合科技实力及核心竞争力的重要标志之一。加快发展我国自己的地球系统模式,是应对全球变化挑战、环境治理和防灾减灾的迫切需求。

  如今,这支团队在大气环流模式、海洋环流模式、海冰模式、碳循环模式、区域气候模式以及耦合集成等方面均拥有一大批杰出人才。

  杨广文告诉记者:“模式的分辨率越高,计算量就越大,我们将长期依托清华大学雄厚的高性能计算实力,对模式进行优化与改进,发展新的地球系统模式。”

  “我们对该模式最费时的分量模式——大气分量模式进行了并行优化,提高了模式的运行速度。同时,我们发现并改正了试验所用的耦合器存在的计算不确定性问题,提升了模式的性能。”武海平说。

  武海平介绍说,未来升级版的地球系统模式,将具有大气、海洋、海冰、陆面、大气化学、海洋生物、地球化学和陆面生态等分量模式或过程,同时具备面向耦合模式的同化系统和区域模式嵌套功能,“我们自主研发的这一模式,有望在东亚区域气候模拟方面优于国外的同类模式”。

  地球系统模式,正是定量描述地球系统各组成部分性状及其相互作用的数学物理模型。它基于地球系统中的动力、物理、化学和生物过程建立起来的数学方程组,通过高性能计算技术与方法进行数值求解,以实现对地球系统各种复杂行为的模拟与预测。

  罗勇向记者进一步展望了这套模式的威力与前景:“通过它,我们可以预估未来几十年、上百年的气候变化情况。在专业术语中,我们不用‘预测’,而是‘预估’,这是基于对未来经济发展、技术进步、气候变化政策以及人口的变化等社会经济条件进行的估计。这种预估在空间与时间上是大尺度的,对未来的预估强调气候长期变化的趋势。”

  此前不久,一篇发表在《科学》杂志上的德国学者的论文,在采用水球试验结果研究云和降水对变暖的响应时,从57个CMIP5模式中同样“看上”了FGOALS-g2等四个模式。

——记清华大学地球系统科学研究中心团队

  清华大学的地学研究由来已久。1929年,清华地学系成立,翁文灏、竺可桢、叶笃正等一批人才相继涌现。1952年,高校院系大调整,地学系调出。自此,清华地学学科发展中断半个世纪。此后,恢复地学一直成为校方及老一辈清华地学人的梦想。

未来将走向何方

  罗勇向记者进一步展望了这套模式的威力与前景:“通过它,我们可以预估未来几十年、上百年的气候变化情况。在专业术语中,我们不用‘预测’,而是‘预估’,这是基于对未来经济发展、技术进步、气候变化政策以及人口的变化等社会经济条件进行的估计。这种预估在空间与时间上是大尺度的,对未来的预估强调气候长期变化的趋势。”

  如今,这支团队在大气环流模式、海洋环流模式、海冰模式、碳循环模式、区域气候模式以及耦合集成等方面均拥有一大批杰出人才。

  消息传来,地球系统科学研究中心的团队成员们备受鼓舞。国际同行的认可,让他们感到之前在地球系统模式研发方面的努力没有白费。

  目前,在世界范围内,已经有70多篇论文引用了清华大学与中科院大气所联合开发的气候系统模式。

  另外,清华大学的超级计算机系统“探索100”也为该模式进行CMIP5试验提供了全部的计算与存储资源,用时5个多月,顺利保障了主要调试和最终所有试验的完成。

  武海平还介绍说,这支团队在FGOALS-g2的发展和优化以及完成基于该模式的CMIP5试验中,发挥了重要作用。

  “我们的近期目标,是要通过自己的研究,应对全球气候变化问题。”地球系统科学研究中心副研究员武海平如是说。

本文由威尼斯网站发布于国际学校,转载请注明出处:清华发布中国首个自主研发的地球系统模式耦合

关键词: 威尼斯网站