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2021年10月14日，美国能源部（DOE）劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）发布消息称，其最新版本的E3SM地球系统模型的计算速度比2018年的第一版本E3SMv1增加了2倍，且分辨率在部分地区达到了25公里。
LLNL于2018年发布的地球系统模型E3SMv1具有天气尺度（泛指水平尺度为1000~3000千米、时间尺度为1~3天的天气系统）的分辨率，可以使用先进的计算机来模拟地球变率各个方面的特征，并预测未来几年美国能源行业关键影响因素的年际变化趋势。这些关键因素包括：①区域大气或水的温度，这可能会给能源电网带来压力；②水资源供应，这将影响到发电厂运行；③极端水循环事件，这可能影响基础设施和生物能源；④海平面上升和沿海洪水，这将威胁沿海基础设施。研究人员表示，地球的大气、海洋、陆地和冰的成分相互作用错综复杂，呈现出一个非常复杂的研究系统。地球系统模拟涉及在空间网格上以计算资源所允许的精确尺度解决物理、化学和生物控制方程的近似问题。在E3SM v1中，所有模型元素（大气、海洋、陆地、冰）都是可以采用可变分辨率将计算能力集中在特定区域的精细过程上，因为其通过使用先进的网格设计，可以将网格尺寸从外部区域的粗网格平滑地缩小为内部区域更精细的网格。
计算能力的提高使研究人员能够在过程和交互中添加更多细节，从而获得比之前版本更精确和有用的模拟。E3SMv2改善了降水和云的表征。具体来说，就是可以模拟云在温暖的气候中变化特征。此外，由于更强大的计算能力，模型分辨率进一步得到改善。现在新版本模型有2种完全耦合的精度：100公里的全球统一分辨率大气和区域精炼模式(RRM)分辨率，其中北美为25公里，其他地区为100公里。研究人员表示，由于性能的改进，E3SMv2的RRM配置运行速度与几年前E3SMv1的标准分辨率配置（100公里）一样快，可以说基本上是在“免费”获得更高的分辨率。此外，E3SMv2还将通过开发v3~v4（用于第三阶段模拟活动）版本显著提高模型性能、基础设施和地球系统能力，并将继续在模型分辨率方面突破当前大气中的流体静力极限。在此期间，耦合系统将在最强大的DOE高性能计算设施计算机上高效运行。
研究人员表示，目前已经利用E3SMv2完成了数千年的模拟工作，并计划再运行数千年的模拟。E3SM项目将在地球系统模拟方面保持国际科学领导地位，这些模拟能够解决DOE及美国最关键的科学问题。
转载本文请注明来源及作者：中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2021年第21期，刘文浩 编译。
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