喜迎十八大·走進(jìn)國家重點實驗室
隨著9月22日的臨近,人們不免又記起美國國家科學(xué)院在2009年1月發(fā)布的一份特別報告。這份報告稱2012年9月22日將爆發(fā)強(qiáng)烈的太陽風(fēng)暴,并帶來災(zāi)難。
不過科學(xué)家們說了,目前還無法準(zhǔn)確預(yù)測太陽強(qiáng)風(fēng)暴的日期,所以公眾不用為這份報告擔(dān)憂。那么將來,有沒有可能準(zhǔn)確預(yù)報太陽風(fēng)暴呢?
如何提高空間天氣預(yù)報的效率?這正是空間天氣學(xué)國家重點實驗室的研究目標(biāo)之一。
在太陽風(fēng)暴的“引誘”下,記者走進(jìn)位于中科院國家空間科學(xué)中心的國家重點實驗室。走出7樓電梯,首先映入眼簾的就是一個大室徽。“最上面紅色的半個圓圈代表太陽,中間部分是行星際,最下面是太陽。S、W兩個字母,代表聯(lián)系日地空間關(guān)系的空間天氣Space Weather。”黃朝暉研究員告訴記者。
空間天氣是指由太陽活動引起的高度動態(tài)的短時間尺度的條件變化。自1957年人造衛(wèi)星上天,人類進(jìn)入空間時代后,衛(wèi)星、通信、導(dǎo)航、氣象預(yù)報等都離不開空間天氣預(yù)報。正因此,上世紀(jì)90年代后期,空間天氣研究迅速成為國際科技活動的熱點和重大前沿領(lǐng)域之一。空間天氣學(xué)重點實驗室的前身是1993年成立的中科院日球物理數(shù)值開放研究實驗室。2006年被科技部批準(zhǔn)新建國家重點實驗室,并于2009年通過建設(shè)驗收,2010年正式成為國家重點實驗室的一員。
黃朝暉首先帶記者來到子午工程科學(xué)運(yùn)行中心。這里的主角是兩臺超級計算機(jī)。其中一臺為子午工程量身定做的專用高性能計算平臺,擁有128個雙核處理器,在2006年中國超級計算機(jī)100強(qiáng)中名列45位。這臺機(jī)器為子午工程運(yùn)行計劃的制定、子午工程物理與應(yīng)用預(yù)報模式的大規(guī)模計算以及空間環(huán)境數(shù)據(jù)的三維可視化提供支撐。
說到這,得先介紹下子午工程。“你看,這是北起漠河,經(jīng)北京、武漢,南至海南并延伸到南極中山站,以及東起上海,經(jīng)武漢、成都,西至拉薩的15個監(jiān)測臺站。”黃朝暉指著示意圖解釋道,“子午工程就是將這些監(jiān)測臺站建成一個以鏈為主、鏈網(wǎng)結(jié)合的,運(yùn)用地磁(電)、無線電、光學(xué)和探空火箭等多種手段的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。”它是我國空間科學(xué)領(lǐng)域的首個國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目。
該工程的15個監(jiān)測臺站、95臺監(jiān)測設(shè)備探測到的數(shù)據(jù)先上傳到數(shù)據(jù)節(jié)點站,經(jīng)初步處理后傳輸?shù)阶游绻こ虜?shù)據(jù)中心,最終由眼前這兩臺高性能計算機(jī)來處理。
“中間這臺是共享內(nèi)存的高性能計算機(jī),運(yùn)行效率更高,它是剛剛到位的。”黃朝暉介紹道,以前需要耗費(fèi)3個月的計算量,現(xiàn)在一天就能完成。
這么高級的“家伙”當(dāng)然要精心呵護(hù)。這里的溫度要保持在24.5℃左右,所以室內(nèi)有3臺空調(diào)同時工作。如果沒有特殊需要的話,研究人員也沒有必要去“招惹”那兩個價值近千萬的“寶貝”。
這兩臺高性能計算機(jī)是空間天氣數(shù)值預(yù)報模式研發(fā)與演示系統(tǒng)的組成部分。該系統(tǒng)也是空間天氣學(xué)重點實驗室的重要研究方向之一。在這個大“機(jī)房”的隔壁,就是二維和三維演示系統(tǒng)。戴上3D眼鏡,就能欣賞到模擬太陽風(fēng)與地球磁層相互作用的“3D大片”。
在子午工程數(shù)據(jù)與通信中心,記者看到中間的大屏幕顯示了數(shù)據(jù)匯集、分發(fā)、后處理進(jìn)度,及硬件設(shè)備狀態(tài)等信息。在大屏幕兩側(cè)遠(yuǎn)程場景監(jiān)視系統(tǒng)上,北京、海南、廣州等數(shù)據(jù)節(jié)點的運(yùn)行狀況一目了然。比如,對海南觀測站的觀測設(shè)備在北京可以對其進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和操縱。當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)數(shù)據(jù)中心,左邊的電視墻會實時顯示相應(yīng)的可視化圖形。
“監(jiān)測數(shù)據(jù)到達(dá)數(shù)據(jù)中心后,后處理過程會自動啟動。數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理、標(biāo)準(zhǔn)化、可視化、存儲備份等步驟后,進(jìn)入數(shù)據(jù)庫并在數(shù)據(jù)門戶網(wǎng)站進(jìn)行共享,同時提供給中國氣象局等用戶單位。”姚久勝副研究員告訴記者。