喜迎十八大·走進(jìn)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
隨著9月22日的臨近，人們不免又記起美國(guó)國(guó)家科學(xué)院在2009年1月發(fā)布的一份特別報(bào)告。這份報(bào)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(cè)太陽強(qiáng)風(fēng)暴的日期，所以公眾不用為這份報(bào)告擔(dān)憂。那么將來，有沒有可能準(zhǔn)確預(yù)報(bào)太陽風(fēng)暴呢？
如何提高空間天氣預(yù)報(bào)的效率？這正是空間天氣學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(guó)家空間科學(xué)中心的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。走出7樓電梯，首先映入眼簾的就是一個(gè)大室徽。“最上面紅色的半個(gè)圓圈代表太陽，中間部分是行星際，最下面是太陽。S、W兩個(gè)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(dòng)引起的高度動(dòng)態(tài)的短時(shí)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(shí)代后，衛(wèi)星、通信、導(dǎo)航、氣象預(yù)報(bào)等都離不開空間天氣預(yù)報(bào)。正因此，上世紀(jì)90年代后期，空間天氣研究迅速成為國(guó)際科技活動(dòng)的熱點(diǎn)和重大前沿領(lǐng)域之一。空間天氣學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室。2006年被科技部批準(zhǔn)新建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，并于2009年通過建設(shè)驗(yàn)收，2010年正式成為國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)。其中一臺(tái)為子午工程量身定做的專用高性能計(jì)算平臺(tái)，擁有128個(gè)雙核處理器，在2006年中國(guó)超級(jí)計(jì)算機(jī)100強(qiáng)中名列45位。這臺(tái)機(jī)器為子午工程運(yùn)行計(jì)劃的制定、子午工程物理與應(yīng)用預(yù)報(bào)模式的大規(guī)模計(jì)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(gè)監(jiān)測(cè)臺(tái)站。”黃朝暉指著示意圖解釋道，“子午工程就是將這些監(jiān)測(cè)臺(tái)站建成一個(gè)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(cè)網(wǎng)絡(luò)。”它是我國(guó)空間科學(xué)領(lǐng)域的首個(gè)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。
該工程的15個(gè)監(jiān)測(cè)臺(tái)站、95臺(tái)監(jiān)測(cè)設(shè)備探測(cè)到的數(shù)據(jù)先上傳到數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)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(tái)高性能計(jì)算機(jī)來處理。
“中間這臺(tái)是共享內(nèi)存的高性能計(jì)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(gè)月的計(jì)算量，現(xiàn)在一天就能完成。
這么高級(jí)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(tái)空調(diào)同時(shí)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(gè)價(jià)值近千萬的“寶貝”。
這兩臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)是空間天氣數(shù)值預(yù)報(bào)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的重要研究方向之一。在這個(gè)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(chǎng)景監(jiān)視系統(tǒng)上，北京、海南、廣州等數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀況一目了然。比如，對(duì)海南觀測(cè)站的觀測(cè)設(shè)備在北京可以對(duì)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(huì)實(shí)時(shí)顯示相應(yīng)的可視化圖形。
“監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)到達(dá)數(shù)據(jù)中心后，后處理過程會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理、標(biāo)準(zhǔn)化、可視化、存儲(chǔ)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(shí)提供給中國(guó)氣象局等用戶單位。”姚久勝副研究員告訴記者。