近百年来，随着人类社会飞速发展，全球气候变暖加剧，环境问题日益突出，海平面上升、冰川融化退缩、沙漠化等灾害不断加剧，给人类社会带来严重威胁。人类越来越迫切地需要读懂地球，更精准、全面地认识地球变化，研究全球变化的机制和机理，预知地球的未来。
6月23日上午，国家重大科技基础设施“地球系统数值模拟装置”—“寰”（EarthLab）在怀柔科学城落成启用，这是我国首个研制成功的地球系统数值模拟大科学装置。该装置落成后将进入试运行阶段，预计明年通过验收后正式建成，服务应对气候变化、生态环境建设、双碳愿景目标、防灾减灾（如天气预报）等国家重大需求。
“地球系统数值模拟装置”落成启用发布会现场
“地球系统数值模拟装置”计算机硬件平台“硅立方”
此次落成的“地球系统数值模拟装置”位于怀柔科学城东区，中科院大气物理研究所为建设法人，清华大学为共建单位。装置采用了自主研发的地球系统模式，集成耦合了大气、海洋、陆面、植被生态、大气化学、海洋生化、陆地生化等7个分系统模式，能够模拟大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、生物圈的演变规律，对地球的过去进行反演、对现在进行观察、对未来进行预测，就如同把地球搬进实验室里。
“地球系统数值模拟装置”是一个以地球系统各圈层数值模拟软件为核心，软硬件相适应，规模及综合技术水平位于世界前列的专用地球系统数值模拟装置。“地球系统数值模拟装置”的建设内容不仅包括主要的地球系统模式数值模拟系统，还有区域高精度（空间分辨率1-3公里）环境模拟系统，超级模拟支撑与管理系统、支撑数据库和资料同化及可视化系统，面向地球科学的高性能计算系统，以及配套的土建设施。
“地球系统数值模拟装置”系统构成图
航天宏图作为“地球系统数值模拟装置”的承研单位之一，承担了其中的超级模拟支撑与管理系统和区域高精度环境模拟系统-区域高精度长期气候变化风险模拟分系统建设。
超级模拟支撑与管理系统提供面向底层的模式代码开发移植、调试调优和计算环境优化的支撑，以及面向用户的模式试验、评估与调优的管理功能。在整个地球系统数值模拟装置中，超级模拟支撑和软件管理系统起到灵活高效地支持地球系统模式的设计、开发、调试验证、发布和应用的全流程科研活动的作用。
区域高精度长期气候变化风险模拟分系统利用全球气候变化数据、东亚气候变化数据和全球能源系统与人类温室气体排放评估应用模块计算人类社会经济与能源活动产生的温室气体排放以及气候变化风险评估区域的地表特征，建立极端气候事件风险、水文风险、东亚区域森林生态系统风险、海岸带灾害风险、冰冻圈灾害风险、人群健康风险模拟分析子系统，实现在气候变化背景下东亚区域主要领域或部门风险的高精度评估能力，为应对气候变化政策和措施制定系统耦合提供基础，为我国更好地引领国际在气候谈判中提供坚实的科学依据。
“地球系统数值模拟装置”球形屏展示
当前我国正在全力推进碳达峰、碳中和相关工作。“地球系统数值模拟装置”能够更全面地考虑地球系统的各种过程，特别是全球生态和生物地球化学过程及其与气候系统的相互作用，并在此基础上建立起“生态-气温-二氧化碳浓度-碳排放量”的清晰关系，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、碳中和愿景目标的实现。
同时，在全球变暖的气候背景下，过去三十年间有关极端天气事件及其对人类生活影响的报道不断增加，这些事件包括强台风、高温、暴雨、干旱和寒潮。配备高性能计算机硬件的“寰”建成后，为准确模拟与预测极端天气和气候事件提供了可能。利用更加精细和完善的地球系统模式，“寰”能够捕捉更全面的预测信号，提高我国防灾预警水平、增强防灾减灾能力。
“地球系统数值模拟装置”价值与意义
航天宏图秉承着科技改变世界的理念，组织公司专业团队，圆满完成了所负责部分的研发工作。为服务于应对气候变化、生态环境建设、双碳愿景目标、防灾减灾等国家重大需求，以及为国际气候与环境谈判提供有力的科学支撑，贡献力量。
航天宏图信息技术股份有限公司