在怀柔科学城东区有一颗“地球”，它以超级计算机“硅立方”为大脑，能通过计算模拟真实地球的风云变幻，这就是中国科学院大气物理研究所牵头提出的地球系统数值模拟装置“寰”。11月17日，“寰”再次升级，我国首个具有自主知识产权的“完整”地球系统模式CAS-ESM2.0发布，其源代码也同步释放，标志着我国地球系统模式的发展步入协同开发、合作共赢的崭新阶段。

地球的五大圈层间密切相关，存在复杂的相互作用，必须将其作为一个整体来研究。系统了解我们赖以生存的家园，是人类一直追逐的梦想，“寰”的英文名称“EarthLab”，直译过来便是“地球实验室”，顾名思义，它是要对地球做“实验”。不过，由于地球科学研究的特殊性，科学家显然不具备真正开展实验的条件，他们采取的是除理论研究、实验研究之外的第三种科学研究方法：数值模拟。

把今天的气温、气压、风场等信息输入系统，“寰”就能据此预测未来某一时刻的气候状态。“地球系统很复杂，但从最底层来看，这些演变依然是有规律的。”中国科学院大气所正高级工程师张贺说，本质上，气候等环境的变化依然遵守能量守恒定律、热力学定律等科学规律，能够用数学、物理方程进行描述。当然，这样的方程很复杂，只有借助超级计算机的“大脑”才能算出答案。

2015年，中国科学院大气所发布了地球系统模式，时隔8年，经过不断的迭代集成，这套系统再升级。270万行模拟程序代码，让“硅立方”的算力翻了1倍——现在，它运算1秒的计算量，需要全球70亿人同时用计算器算上4年之久。

“2.0版本”的新系统，对大气环流、海洋环流、植被动力学等分系统的关键算法、物理参数上，均有全新设计，特别是对当代气候有较好的模拟能力，还可以追踪大气二氧化碳的时空变化。在用户使用体验上，新系统也有了改进，操作更人性化、更规范。

张贺介绍，“寰”不仅能开展较长时间尺度的气候变化预测，还能助力生态环境变化、“双碳”战略等研究，目前模拟数据已在第六次国际耦合模式比较计划网站发布，并被联合国政府间气候变化专门委员会第六次评估报告引用。装置也已经有了第一批用户，来自北京大学等73家国内单位的301个课题科研工作陆续展开，相关数据也正在为国家气候中心、国家海洋环境预报中心等单位提供科技支撑。

未来，“寰”还将不断进化。张贺表示，后续版本将涵盖更多因素，例如大陆冰盖、城镇化、人类活动等。国际同类模型的升级周期一般在6年左右，在此过程中，各分系统都会“小步快跑”地不断迭代。科研团队将积极协同国内外优势研究力量，研制具有我国独创特点的下一代地球系统模式，推动我国地球系统模式走向世界。