南宫NG28可免费下载使用！面向全球正式发布：最高分辨率、500年超长“通用地球系统模式（CESM）”模拟数据

　　气候变化是当今世界可持续发展所面临的重大挑战，也是当前全球科学界面临的最为复杂和最具挑战性的大科学问题之一。占地球表面积71%的海洋是生命的摇篮、风雨的故乡、地球气候系统的重要调节器，控制地球系统的水循环，直接关系到地球的宜居性。习指出：“我们人类居住的这个蓝色星球，不是被海洋分割成了各个孤岛，而是被海洋连结成了命运共同体。

　　”青岛海洋科学与技术试点国家实验室（以下简称“海洋试点国家实验室”）深入贯彻习重要指示精神，面向海洋与地球气候变化重大科学前沿，在全球范围内开展协同攻关，支撑海洋命运共同体建设，于2020年6月8日世界海洋日，向全球发布最高分辨率、500年超长“通用地球系统模式（CESM）”模拟数据（登录网址，即可免费下载使用），供全球科学家开展地球气候系统变化的前沿研究。

　　利用“通用地球系统模式（CESM）”研究气候变化是2019年20项世界研究前沿之一。 以海洋试点国家实验室科学家为主的“国际高分辨率地球系统预测实验室”国际团队，利用一年多的时间，解决超大规模并行计算在从核异构芯片上长期稳定积分的诸多技术难题，完成了高分辨率全球气候变化模拟实验，获取了世界上时间序列最长（500年）、分辨率最高（大气和陆地水平分辨率25公里，海洋和海冰水平分辨率10公里）的地球气候系统模拟大数据。这些数据将成为更深入地理解海洋与地球气候与环境演变机理、预估未来潜在全球变化的不可或缺的重要基础科学资源。

　　利用地球系统模式模拟全球气候变化的数据是政府间气候变化专门委员会（IPCC）制订《气候变化评估报告（AR）》的重要依据，由于对气候变化认知的局限和计算能力的限制，以往发布的五次评估报告都是采用了低分辨率的地球系统模式。但自IPCC启动第六次气候变化评估以来，采用综合考虑多种时空尺度相互作用的高分辨率地球系统模式成为了气候变化研究的前沿，也成为摆在全球科学界的一项巨大挑战。一是高分辨率模型模拟出的年均热带气旋数量与实际更为接近。在1950-2018年期间全球平均每年观测到的热带气旋约为82个，但低分辨率模型仅模拟出23个，而高分辨率已经模拟为85个/年，同时高分辨率模拟对热带气旋强度和轨迹的准确度也得到改善（图1）。二是高分辨率模拟更好地再现了厄尔尼诺对热带气旋活动的影响，与观测更为接近，而低分辨率模拟显示热带气旋对厄尔尼诺的反应过弱，特别是在加勒比海和墨西哥湾地区（图2）。三是高分辨率模型更好地回答了“热带气旋在气候持续变暖背景下将怎样变化”这一气候研究界备受争论的问题，高分辨率模拟不但显示了更为真实的热带气旋统计数据和变化（图1和图2），也清楚显示出尽管在气候变暖时全球热带气旋总数可以保持不变但区域分布可能发生重大变化，比如北太平洋西部热带气旋活动将显著增加而南印度洋热带气旋活动将明显减少，但低分辨率模型预测在气候变暖下全球热带气旋总数将减少约10%（图3）。

　　图1 热带气旋在1950-2018年期间观测（顶部）、高分辨率模拟（中）和低分辨率模拟（下）。不同的颜色表示不同的热带气旋强度（美国NOAA标准）。垂直虚线分隔不同的热带气旋区。

　　图2 热带气旋对ENSO响应观测（上）、高分辨率模拟（中）和低分辨率模拟（下）。红（蓝）色表示厄尔尼诺年（左图）热带气旋活动的增多（减少），颜色深浅表示每年增加的多少。右图是模拟的ENSO相关的东赤道太平洋（NINO3区域）海面温度变化。

　　图3 未来（2015-2050年）较历史数量（1979-2014年）年均热带气旋数量的高分辨率模拟（上图）和低分辨率模拟（下图）。红（蓝）色表示热带气旋活动的增加（减少）。

　　世界气候研究计划提出了气候变化研究的“7个科学大挑战（WCRP Grand Science Challenges）”，于2016年启动了“第六期耦合模式比较计划（CMIP6）”，其目标是回答地球系统如何响应外界强迫、气候模式系统性偏差的缘由与后果、以及在受内部气候变率、情景不确定性下如何评估未来气候变化三大问题。

　　当前，全球创新资源交流达到了前所未有的程度，开放合作创新已成为科技创新发展的重要模式。2017年联合国首次海洋大会召开，呼吁全世界关心海洋，认识海洋，保护海洋。2018年联合国启动了“海洋科学促进可持续发展十年计划（2021-2030）”，提出了建设透明海洋、安全海洋、健康海洋等六大目标，落实“联合国2030可持续发展目标”。海洋试点国家实验室发挥各方优势，实现资源互补，开展协同创新，实施高分辨率海洋及地球系统模拟和预测，推进对地球系统内部多尺度相互作用的科学认识，其成果将向全球免费共享。此次发布的数据，可以帮助全球科学家、管理者和社会大众比过去更好地了解地球系统的多尺度相互作用，提升从季节到10年时间尺度上模拟预测气象和气候极端事件的能力，包括热带气旋、热浪、冬季风暴、洪涝和海平面上升，帮助制订灾害减轻和预防对策。

　　由于超大的数据量（～PB级），实验室将分2次进行共享发布，6月8日发布第一批。由海洋试点国家实验室开发的世界首套高分辨率地球系统模式众核异构版本也于早前公开发布。

　　作为我国获批试点运行的国家实验室南宫NG28，海洋试点国家实验室自运行以来,始终围绕海洋强国战略和创新驱动发展战略，积极开展前沿引领性、战略性、基础性、颠覆性科技创新。未来，海洋试点国家实验室将不忘初心，在打造突破型、引领型、平台型一体化的大型综合性研究基地的基础上，以海洋为载体和纽带，联手全球优势科研力量，汇聚全球创新智慧，为解决全人类可持续发展共同面临的大科学问题探讨新思路，贡献中国智慧与力量，为推动海洋命运共同体建设做出更大贡献。