蓝色海洋流淌，白色云团流转。在北京怀柔科学城东区的地球模拟实验室里，一个直径3米的巨大球体悬浮而立，大气的起伏、海洋的奔涌、植被的荣枯，在不同时空的模拟中交替铺展——这便是我国首个具有自主知识产权的地球系统数值模拟装置的效果展示，它有一个大气磅礴的名字：“寰”，也有一个亲切的昵称：“寰寰”。

138亿年前，宇宙大爆炸擘画了时空的轮廓。在浩渺宇宙的一隅，一颗蔚蓝色的星球被特别眷顾，适宜的温、光、湿，孕育出蓬勃的生命。岁月更迭，四季轮回，大气、海洋、陆地、冰盖与生物圈相互交织，编织出一部复杂而壮丽的演化史诗。然而，这一切究竟是如何发生的？过去的变化对今天意味着什么？未来的地球又将走向何方？为了回答这些关乎人类命运的终极之问，中国的科学家们，把地球“搬”进了实验室。

把地球装进实验室

2021年，“地球系统数值模拟装置”正式落成启用，定名“寰”。这是我国大科学装置家族中，唯一一个专门用于气候研究的成员，它是一位能够回溯百万年气候变迁、洞察此刻风云变幻、模拟地球未来的“预言家”。

“寰”的核心大脑，是中国科学院大气物理研究所自主研发的地球系统模式。这套软件系统包含270万行程序代码，如同地球的“生命密码”，将大气、海洋、海冰、陆面、植被生态、大气化学、海洋生化和陆地生化等8个分系统模式集成耦合。它使大气圈、水圈、冰冻圈、岩石圈、生物圈这五大圈层的复杂互动，能够在数学公式和计算机语言中得以精准复现，从而构建出一个可供反复实验的“数字孪生地球”。

而支撑这一切的，是名为“硅立方”的超级硬件平台。它拥有3360个计算节点、126PB的存储空间——形象地说，它“思考”1秒钟所调用的计算量，相当于全球80亿人用计算器不眠不休连续算上4年。在这座“硅立方”里，270万行代码日夜奔流，将地球的风起云涌、洋流穿梭，封装成一个可供科学家反复推演的“地球实验室”。

值得一提的是，“硅立方”还是一位“绿色使者”。它采用全液冷技术，冬季整个园区的供暖完全依靠其运行产生的余热收集而来，在节能减排上写下了浓墨重彩的一笔。

一场持续一年半的“破案”

对于装置团队成员于子棚而言，“寰”更像是一个需要耐心对话的“超级生命体”。他所在的海洋模式研发团队，负责给“寰”装上“海洋之心”。

“我们要把真实海洋中复杂的物理过程，用最精确的计算机语言表达出来。”但在引入一个新的物理过程——比如追踪污染物扩散的“示踪物”时，麻烦来了。“模式经常跑不下去，一跑就‘溢出’，就像是程序卡在了一个无形的死胡同里。”

为了解决这个“幽灵”般的Bug，团队开始了漫长的排查。是哪个物理过程描述有误？是某个参数设置不当？还是算法深处的舍入误差？

“前前后后花了一年半的时间。”于子棚回忆道。那段时间，他们就像拿着放大镜在迷宫里寻路，一次次推倒重来，一次次逼近真相。正是在这种近乎偏执的打磨中，“寰”的模拟性能一步步走向世界前列。

2025年，团队迎来了高光时刻：他们将全球海洋模拟的精度提升至“1公里级别”。这意味着，他们不再只能看到模糊的洋流轮廓，而是能清晰地模拟出每一个海洋漩涡的生消和运动。这项技术不仅入选了“中国十大气象科技进展”，更入围了有“计算科学界诺贝尔奖”之称的2025年戈登贝尔气候建模奖。

从“长安的荔枝”到气候治理

在普通大众眼里，“寰”能做什么？它既能解答充满诗意的历史谜题，也能构筑起守护生命的坚固防线。

比如，杜牧诗云“一骑红尘妃子笑，无人知是荔枝来”。当年的荔枝究竟产自岭南还是巴蜀？通过“寰”对古气候的精准反演，科学家发现，唐玄宗时期的气候比现在更加温暖湿润，巴蜀地区完全具备荔枝生长的气候条件。这个有趣的推论，让历史爱好者津津乐道。

但更多时候，“寰”面对的是关乎国计民生的硬仗。它不仅是事后复盘的“考古学家”，更是事前预警的“哨兵”。

“每年年初，国家气象局等多部门会组织汛期全国气候趋势预测会商，预测这一年全国各地是旱是涝。”于子棚介绍道。从台风、暴雨、沙尘的路径，到森林火灾的风险，再到旱涝形势的演变，“寰”提供的专业预测，正成为国家防灾减灾决策中不可或缺的科技支撑。

面对全球气候变暖的挑战，“寰”凭借精准的计算数据成为我国参与全球气候治理的“底气”。针对“温室气体如何减排、减排至何种程度”这一关乎科学、经济、政治的重大战略问题，“寰”为我国在气候与环境领域的国际谈判提供有力支撑，持续提升我国的国际话语权。

一座向世界开放的科学“大本营”

在怀柔科学城的蓝图中，大科学装置不是“深宅大院”，而是共享的“科研重器”。“寰”于2022年正式运行，2023年、2024年，其核心的地球系统模式和新一代空气质量模式相继实现国内首次开源。截至目前，已有105家用户单位，在装置上开展了698项课题研究，“寰”向全球研究者敞开了大门。

“攀登科学高峰好比攀登珠峰，我们在高海拔扎下营地，供后来者继续向上。‘寰’就是这个营地。”于子棚如此比喻。而在这个营地里，他们正在将人类活动、城镇化、大陆冰盖消融等更精细的因素融入模型，让这个“数字地球”愈发真实、愈发强大。

北京青山绿水间，“寰”日夜运转、生生不息。以数字为据，为这颗蓝色星球“把脉问诊”；以数据为基，为气象监测提供重要支撑；以开放为怀，为人类命运共同体贡献着独有的智慧与力量。