??????? 尽管给全个地球做实验不现实，但科学家仍有法子为地球把脉。地球上气态的空气、液态的江河湖海、固态的山石冰雪、不停演化的寿命体……这点纷繁万物都可行被科学家装进“数值实验室”，用以模拟地球的现状，预测未来的气候浮动。

???????6月23日，国度重要科技根基设备“地球体系数值模拟装置”在北京怀柔科学城落成启用。这是我们国家研制成功的首个具备自助常识产权的地球体系模拟大科学装置。2018年经国度发改委批复，名目周全开工建造。

???????新装置的焦点软件自助研发

???????地球体系模拟装置又称地球模拟实验室，简而言之，便是对地球体系发展数值模拟，即以地球体系观测数据为根基，应用描画地球体系的物理、化学和寿命进程及其演化的规则在超等计算机上发展大范围科学计算，科学家们因此可以重现地球的往日、模拟地球的此刻、预测地球的未来。

???????地球体系数值模拟装置是我们国家首个具备自助常识产权，以地球体系各圈层数值模拟软件为焦点，软、硬件协同设置，范围及概括技艺水准位于全球前列的专用地球体系数值模拟装置。其焦点软件是华夏科学院大度物理探讨所通过长久科研攻关自助研发的地球体系形式，能够模拟大度圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、生物圈的演变规则。

???????作为国度概括国力的表现，列国科学家全在踊跃研发本人的数值形式。比如，正好发展中的第六次世界耦合形式相比计划，就有来源全世界33家机构的约112个气候形式版本注册参与，其数量为历次之最。

???????尽管日前世界上已有如许多的数值形式，但他们绝许多数还是气候体系形式，仅有美国、欧洲、日本、华夏等少数国度和地域提交了地球体系形式，此中就包括了由中科院大度物理探讨所牵头研发的地球体系形式CAS-ESM2.0。值得一提的是，CAS-ESM正是地球模拟实验室的焦点形式软件。

???????“我们国家地球模拟实验室的建成将效劳于应对气候浮动、生态环境建造、双碳愿景指标、防灾减灾等国度重要要求，能够为世界气候与环境谈判提供有力的科学支撑。”中科院大度物理探讨所所长曹军骥说。

???????为实现碳中和提供科学支撑

???????当前，应对气候浮动与实现碳中和，是全球列国所面对的一同难题，也是最为繁杂的多边外交谈判议题之一。少许强盛国度已建成专门的地球模拟装置，从而在全世界气候和环境浮动难题的外交谈判中占据主导位置。

???????现在，我们国家面向地球体系专用数值模拟装置的建成将有益于扭转这一局势。“咱们要用本人的计算数据作为气候与环境范畴谈判的根据，提高我们国家的世界话语权。”华夏科学院院士、国度最高科学技艺奖得主曾庆存说。

???????曹军骥显示，新落成启用的地球模拟实验室全体功能与世界领先进步水准差不多，具有地球表层各圈层的模拟能力，能够更周全地考量地球体系的各式进程，特别是全世界生态和生物地球化学进程及其与气候体系的相互效用，并在此根基上构建起“生态—气温—二氧化碳浓度—碳释放量”的清楚关连，对温室气体核算、未来升温预估提供有力的模拟支撑，助力碳达峰碳中和愿景指标的实现。

???????例如，陆地体系作为全世界最要紧的碳汇之一，在助力碳中和指标实现的进程中，其效用不可忽视。地球模拟实验室运用的新版全世界植被能源学形式能对全世界植被分布和碳通量发展明确的模拟，从而更明确地把握陆地生态体系对全世界浮动的响应和反馈。

???????因而，地球模拟实验室的落成和启用将为实现碳中和提供强有力的科技支撑。

???????将地球搬进实验室需多学科合一

???????为何科学家要把地球搬进实验室？此事说来话长。

???????20世纪60年代，世界科学界提议地球科学应当怎么进行的难题。那时全球上有两种科学探讨方法，一个是理论研究，即理论剖析、逻辑推算，理论剖析后再用实验去认证，认证正确了才是可靠的理论；另一个是实验剖析。

???????可是，关于地球科学而言，做实验是不现实的。做对于地球的实验，须要满足的要求太多，没法子确保实验室环境和真正环境悉数适合。另外，做实验有时刻要破坏一种“环境”，像生物科学可经过解剖来实现，但对地球却没有办法展开相似实验，由于地球环境不容破坏。

???????那时，正值电子计算机显露了，因而世界上提议了第三种科学探讨的法子，叫数值模拟，或称数值试验。“这一方法容易来讲，便是提议一种理论后，要认证这种理论对不对，就须要构建数学模子并应用电子计算机求解，把通过理论模子计算后的数值和实质对照，来声明理论预测是非是和实质的绝对。”曹军骥说，假如这种数学模子与实质相符，就可用以做模拟实验。

???????全世界环境浮动既是科学难题，愈是世界气候环境外交的焦点难题之一，关乎国度经济社会可持续进行。这请求科学探讨必需突破惯例地学各分支学科区别发展探讨的方法的有限性，而要用体系的看法和方法将地球各圈层作为同一全体。“地球体系形式软件是繁杂的巨体系模子，须要多学科紧密联系，这是大度科学、计算科学和计算机技艺合一的一种典范。”曹军骥说。