2021年10月14日，美國能源部（DOE）勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室（LLNL）釋出訊息稱，其最新版本的E3SM地球系統模型的計算速度比2018年的第一版本E3SMv1增加了2倍，且解析度在部分地區達到了25公里。
LLNL於2018年釋出的地球系統模型E3SMv1具有天氣尺度（泛指水平尺度為1000~3000千米、時間尺度為1~3天的天氣系統）的解析度，可以使用先進的計算機來模擬地球變率各個方面的特徵，並預測未來幾年美國能源行業關鍵影響因素的年際變化趨勢。這些關鍵因素包括：①區域大氣或水的溫度，這可能會給能源電網帶來壓力；②水資源供應，這將影響到發電廠執行；③極端水迴圈事件，這可能影響基礎設施和生物能源；④海平面上升和沿海洪水，這將威脅沿海基礎設施。研究人員表示，地球的大氣、海洋、陸地和冰的成分相互作用錯綜複雜，呈現出一個非常複雜的研究系統。地球系統模擬涉及在空間網格上以計算資源所允許的精確尺度解決物理、化學和生物控制方程的近似問題。在E3SM v1中，所有模型元素（大氣、海洋、陸地、冰）都是可以採用可變解析度將計算能力集中在特定區域的精細過程上，因為其透過使用先進的網格設計，可以將網格尺寸從外部區域的粗網格平滑地縮小為內部區域更精細的網格。
計算能力的提高使研究人員能夠在過程和互動中新增更多細節，從而獲得比之前版本更精確和有用的模擬。E3SMv2改善了降水和雲的表徵。具體來說，就是可以模擬雲在溫暖的氣候中變化特徵。此外，由於更強大的計算能力，模型解析度進一步得到改善。現在新版本模型有2種完全耦合的精度：100公里的全球統一解析度大氣和區域精煉模式(RRM)解析度，其中北美為25公里，其他地區為100公里。研究人員表示，由於效能的改進，E3SMv2的RRM配置執行速度與幾年前E3SMv1的標準解析度配置（100公里）一樣快，可以說基本上是在“免費”獲得更高的解析度。此外，E3SMv2還將透過開發v3~v4（用於第三階段模擬活動）版本顯著提高模型效能、基礎設施和地球系統能力，並將繼續在模型解析度方面突破當前大氣中的流體靜力極限。在此期間，耦合系統將在最強大的DOE高效能計算設施計算機上高效執行。
研究人員表示，目前已經利用E3SMv2完成了數千年的模擬工作，並計劃再執行數千年的模擬。E3SM專案將在地球系統模擬方面保持國際科學領導地位，這些模擬能夠解決DOE及美國最關鍵的科學問題。
轉載本文請註明來源及作者：中國科學院蘭州文獻情報中心《地球科學動態監測快報》2021年第21期，劉文浩 編譯。
