北辰西路華嚴(yán)里40號(hào),北京繁華鬧市中一處安靜的院落,寫有“中國科學(xué)院大氣物理研究所”字樣的門牌并不太顯眼。記者此行要探訪的大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(LASG),就位于這座院落深處一棟灰色6層小樓里。
“大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬”這一串離日常生活有些遙遠(yuǎn)的詞匯,平添了LASG在普通人眼里的神秘色彩。而在LASG主任陸日宇研究員看來,他們所做的大氣科學(xué)的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究,對于國計(jì)民生有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
“我們的工作可以概括為兩個(gè)部分,研究氣候變化、異常的機(jī)理和發(fā)展氣候系統(tǒng)模式,為我們國家乃至整個(gè)世界的天氣、氣候變化的預(yù)報(bào)預(yù)測提供先進(jìn)的理論、方法以及手段?!标懭沼罱榻B說。
氣候變化的模擬和預(yù)測,簡單說來就是在對大氣動(dòng)力和物理過程研究基礎(chǔ)上,通過對以往氣象數(shù)據(jù)的診斷分析,構(gòu)建并不斷修正出一個(gè)接近于實(shí)際情況的模型,然后用這一模型預(yù)測出將來某段時(shí)間的氣候變化。
作為基礎(chǔ)研究單位,LASG并不直接向公眾提供天氣或氣候預(yù)報(bào)信息,但每年都要參與到國家氣候中心的氣候預(yù)測工作當(dāng)中,將他們預(yù)測的結(jié)果提供給相關(guān)部門?!氨热缥覈磕暄雌诘慕邓闆r、冬季干旱情況,都需要提前三五個(gè)月進(jìn)行預(yù)測預(yù)報(bào)。當(dāng)然,從科學(xué)理論上,這種預(yù)報(bào)不可能像短期天氣預(yù)報(bào)那樣準(zhǔn)確,但我們可以提供趨勢性的分析,從而對政府部門的決策產(chǎn)生指導(dǎo)性作用?!?/FONT>
工欲善其事,必先利其器。在采訪實(shí)驗(yàn)室主任之前,LASG黨支部書記王軍帶記者參觀了實(shí)驗(yàn)室的科研裝備。和其他實(shí)驗(yàn)室不太一樣,這里沒有燒杯、酒精燈、顯微鏡,也沒有琳瑯滿目的各式高端儀器。走進(jìn)大氣所計(jì)算中心大門,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的轟鳴聲立馬淹沒了人聲。站久了,就感受到一絲明顯的涼意。為保證如此多的計(jì)算機(jī)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn),對機(jī)房的溫度、濕度都有著很高的要求,需要常年保持24攝氏度左右的恒溫。
在這間200平方米的房間里,緊湊地放置著數(shù)十臺(tái)高約2米的機(jī)柜組成的大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一臺(tái)臺(tái)體格“高大”的立柜式機(jī)箱內(nèi),指示燈一閃一爍,內(nèi)部海量的數(shù)據(jù)正通過眾多光纖的連接實(shí)現(xiàn)著高速交互計(jì)算。
“我們做的是數(shù)值模擬,大部分工作是在大型計(jì)算機(jī)上模擬大氣和海洋的運(yùn)動(dòng),主要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備就是大型高速計(jì)算機(jī),其計(jì)算速度和存儲(chǔ)能力很大程度上影響著實(shí)驗(yàn)室的研究水平。除依靠實(shí)驗(yàn)室自身的設(shè)備外,我們還借助‘天河一號(hào)’超級(jí)計(jì)算機(jī)開展了很多研究?!蓖踯娊榻B道。
用計(jì)算機(jī)做數(shù)值模擬進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)始于1950年,當(dāng)時(shí)美國科學(xué)家恰尼等利用準(zhǔn)地轉(zhuǎn)模型在計(jì)算機(jī)上成功地制作出第一張數(shù)值天氣預(yù)報(bào)圖。此后,隨著高速大存儲(chǔ)量計(jì)算機(jī)的發(fā)展,數(shù)值天氣預(yù)報(bào)進(jìn)入日常預(yù)報(bào)業(yè)務(wù),而數(shù)值模擬則成為研究大氣的重要手段,氣象科學(xué)也因此從傳統(tǒng)的描述性學(xué)科轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕾囉诂F(xiàn)代數(shù)學(xué)、物理方法的半工半理學(xué)科。
談及LASG近年來的發(fā)展,陸日宇說,實(shí)驗(yàn)室研究人員以氣候問題的基礎(chǔ)研究為核心,瞄準(zhǔn)國際前沿,結(jié)合國家重大需求,在氣候系統(tǒng)模式發(fā)展與應(yīng)用、天氣氣候動(dòng)力學(xué)、天氣氣候可預(yù)報(bào)性,以及地球流體力學(xué)領(lǐng)域開展了系統(tǒng)性研究,取得了一批原創(chuàng)性成果,為國家防災(zāi)減災(zāi)和提高我國在本領(lǐng)域的國際影響力和地位作出了突出貢獻(xiàn)?!拔覀円恢眳⑴c聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)氣候變化模擬與預(yù)估研究。在科技部組織的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室評(píng)估中,LASG連續(xù)六次被評(píng)為‘優(yōu)秀’?!?/FONT>
氣候系統(tǒng)模式是研究多圈層相互作用,開展氣候預(yù)測和氣候變化預(yù)估的重要工具。LASG通過自主創(chuàng)新和“引進(jìn)—理解—應(yīng)用—改進(jìn)”相結(jié)合,在原有模式GOALS的基礎(chǔ)上發(fā)展了“靈活”的全球“海洋—大氣—陸面—海冰”完全耦合的、“非通量訂正”的氣候系統(tǒng)模式FGOALS。
FGOALS模式不僅廣泛應(yīng)用于過去氣候再現(xiàn)、未來氣候預(yù)測和預(yù)估、氣候系統(tǒng)中能量水分循環(huán)、陸地生態(tài)過程等熱點(diǎn)科學(xué)問題的研究,還積極參與了耦合模式比較計(jì)劃(CMIP)、古氣候模擬比較計(jì)劃(PMIP)、20世紀(jì)氣候模擬(C20C)等一系列國際模式比較計(jì)劃,為國際上相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)認(rèn)識(shí)的加深作出了直接貢獻(xiàn),同時(shí)擴(kuò)大了中國在數(shù)值模擬研究領(lǐng)域的國際影響。
LASG取得的過硬研究成果使得中國在國際氣候變化研究領(lǐng)域扮演著日益重要的角色,從過去的參與向主導(dǎo)邁進(jìn)。陸日宇認(rèn)為,其中一個(gè)突出的表現(xiàn)是,近年來在氣候變化領(lǐng)域的國際學(xué)術(shù)組織中,中國學(xué)者逐漸開始擔(dān)任重要職位。
2007年,LASG吳國雄院士當(dāng)選國際氣象和大氣科學(xué)協(xié)會(huì)(IAMAS)主席。這是IAMAS成立70多年來,第一位來自亞洲的主席。2011年,LASG李建平研究員當(dāng)選為IAMAS下屬的國際氣候委員會(huì)(ICCL)執(zhí)行秘書長。
LASG科學(xué)家在國際上發(fā)起“亞洲季風(fēng)年”(AMY)研究計(jì)劃,獲得“世界氣候研究計(jì)劃”(WCRP)批準(zhǔn),共有23個(gè)國家和地區(qū)相關(guān)研究項(xiàng)目參與其中?!拔覀円帉ASG建設(shè)成為國際一流的大氣科學(xué)研究中心和人才培養(yǎng)基地,并在重要的國際研究計(jì)劃中發(fā)揮越來越重要的作用?!泵鎸?shí)驗(yàn)室未來的發(fā)展,陸日宇和實(shí)驗(yàn)室成員們信心滿懷。