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十周年案例展示

 

2011-2021,北京超级云计算中心成立十周年,这也是中国超算突飞猛进的十年。云聚十载 智算未来我们诚邀10万+科研工作者共同见证这十年的发展和成果。

 
 

 

南 海

位于中国大陆的南方,属于太平洋西部海域,南北纵跨约2000公里,东西横越约1000公里,总海域面积达350万平方公里,为中国近海中面积最大、水最深的海区。

 

南海拥有丰富的海洋油气矿产、海洋能、渔业等自然资源,自古以来,一直为周边国家的发展提供源源不断的自然资源,但是人们对于南海的认知和探索却才刚刚起步。

 

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南海被周边俯冲带包围,西边的苏门达腊俯冲带,南边的爪哇俯冲带,东边的菲律宾与马尼拉俯冲带。这些俯冲带不仅地震频发,造成巨大生命与财产损失,还将大量表层物质输送到地球内部。然而南海与周边俯冲带的演化关系一直是模糊不清的

 

近几年的地球物理与地球化学研究发现,南部北部上地幔存在广泛的低地震波速异常区,大陆裂解期间与海盆停止扩张后的岩浆作用非常强烈,南海海盆钻探发现与俯冲相关的循环洋壳组分的地球化学证据,但周围俯冲带的物质如何进入到南海海盆中的?这些问题都需要利用高精度的三维地球动力学模拟研究来验证,然而由于三维模拟平台与超级计算资源的匮乏,前人均未开展相关研究

 

 

 

 

北京超级云计算中心由中国科学院和北京市政府共建,依托中科院计算机网络信息中心建设。在2020年中国HPC TOP100榜单中,北京超级云计算中心A分区荣获中国超算TOP3,通用CPU算力第一。截止2021年7月,CPU总算力超20PFlops,CPU总核心数超50万核,服务用户超100000 +,有效的帮助国内科研用户降低成本,增效提速。

 

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此次研究中国科学院南海海洋研究的科研团队首先利用板块重构软件GPlates计算50 Ma以来全球板块的运动速度。其次,以该板块运动速度作为三维球谐模型的表面速度边界,核幔边界设置为自由滑动,借助三维地幔动力学模拟软件ASPECT,建立全球三维网格模型,每个模型超过五千万个三维格点。在物质与能量守恒的基础上,构建在全球框架下南海及周边俯冲系统的三维动力学演化模型,模拟随时间演化的地幔温度、粘度等地球物理参数。

 

针对北京超级云计算中心在此次研究中的表现,中国科学院南海海洋研究所副研究员周志远表示,利用北京超级云计算中心的超算节点,基于改进后的ASPECT三维模拟平台,使用高达2000多个CPU核心,计算了全球三维地幔框架下的东南亚环形俯冲系统演化模型。相较于普通的小型计算集群,该北京超级云计算中心的计算节点具有单节点CPU核心数量多、内存大、稳定性高的显著优势,大大减少了多节点之间的传输损耗,极大提高了计算效率。

 

 

 

中国科学院南海海洋研究所林间特聘研究员领导的科研团队利用北京超级云计算中心的集群,首次模拟了南海与周边俯冲系统的三维地幔演化过程。该研究将传统上分别研究的地球表面板块运动与地球内部地幔对流耦合在一起模拟,建立了迄今为止最精细的南海及周边环形俯冲系统的三维地幔演化模型,填补了东南亚环形俯冲系统动力学研究的空白。该研究发现,南海下至少有两种地幔上涌方式,既有由板块扩张引发的浅部(<200 km)地幔上涌,又有由南海周边俯冲板块下沉诱发的深部(600 km或更深)更大规模的区域性地幔上涌(下图)。此外,该研究还追踪了南海板块运动过程中浅层地幔的演化过程。这项工作为解释南海及周边在不同时期有大量岩浆活动提出了新思路。

 

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30个百万年以来东南亚环形俯冲系统的地幔上涌速度(Lin et al., 2019)

 

相关成果已发表于国际顶级期刊《National Science Review》(影响因子:16.693)原文链接:https://academic.oup.com/nsr/article/6/5/877/5555739

 

 

 

 

中科院南海海洋研究所副研究员周志远
 

 

长期从事海洋地球物理研究,擅长使用计算地球动力学数值模拟方法解决前沿地质科学问题,熟练掌握ASPECT、FLAC、COMSOL、Coulomb等先进的三维地球动力学模拟与超级计算平台技术。在Geophysical Research Letters、National Science Review、Journal of Geophysical Research、Earth-Science Reviews、Tectonophysics、Geophysical Journal International、International Geology Review、Terra Nova等国际知名学术刊物上发表论文近30篇。主持国家自然科学基金面上项目、青年基金、广东省基金面上项目等,参与国家自然科学基金委重大项目、国家自然科学基金委重大研究计划重点项目、科技部国家重点研发计划、中科院前沿科学重点研究项目、中科院国际伙伴计划项目、南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)专项等十多个项目。

 

北京超级云计算中心
 

 

北京超级云计算中心成立于2011年11月1日,由中国科学院和北京市政府共建,依托中科院计算机网络信息中心建设,运营主体为北京北龙超级云计算有限责任公司。在2020年中国HPC TOP100榜单中,北京超级云计算中心A分区以Linpack测试性能3.74PFlops,荣获2020 HPC TOP100榜单中国超算TOP3,通用CPU算力第一。

北京超级云计算中心以立足北京、辐射全国、构建国内领先、国际一流的信息化基础设施及公共服务平台为总目标,面向科学计算、工业仿真、气象海洋、新能源、生物医药、人工智能等重点行业应用领域,随需提供超级云计算服务,支撑全北京市的产业升级与科技创新,助力国家科技发展。

 

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