台灣長期氣候變遷研究站上國際舞台中研院環變中心大數據分析挑戰極限

聯合國氣候變遷專門委員會（IPCC）2021年8月9日發布「第六次氣候變遷評估報告（AR6）」指出，自1850～1900年以來，人類活動產生的溫室氣體排放，已造成1.07℃的地表升溫。極可能在2040年前跨越1.5℃的升溫警戒線。在區域氣候變化上，北半球高緯度區的暖化速度是全球平均值的2至4倍，而東亞地區恐將遭遇季風降雨遽增的衝擊。

在AR6報告中，中央研究院環境變遷研究中心（RCEC）也貢獻一份心力，成為台灣對全球氣候變遷研究的驕傲。作為國內有能力發展全球氣候模式，進行長期氣候變遷模擬的團隊領導者，RCEC特聘研究員許晃雄指出，人為因素對全球氣候變遷的影響，未來只會更加嚴重，RCEC因此引進美國國家大氣研究中心的社群地球系統模式（CESM1）與美國國家海洋暨大氣總署地球流體動力實驗室的高解析大氣模式（HiRAM），並與國內各大學研究人員合作，建立模式開發平台，改善物理模組，使之成為國內可自行研發改進的社群氣候模式。

許晃雄表示，因為氣候模擬需模擬數百年的狀況，加上其他國家研究單位所建立的資料，及高解析度的大氣系統模式資料，都需使用大量運算資源。但也因為資料量夠大，RCEC才能進入國際研究平台。

龐大的資料量，卻也造成研究上的困擾。假設執行過去或未來30年全球大氣模式的模擬，連續三個月，將產生70TB的資料量。許晃雄表示這種等級的運算資源不管是機房環境、管理及維修，都不可能由RCEC自行建立，因此極需國研院國網中心所提供的運算資源協助。

在國網中心的高速運算大型主機台灣杉一號與高速檔案系統（HFS）的支持下，RCEC讓台灣成為少數具有模擬與推估長期氣候變遷的國家之一。「有強大的計算資源作為後盾，研究視野會變得更開闊，也才更有動力去研究長期性的全球問題。」許晃雄說：「我們這一次參加國外的大型氣候變遷研究，產生的資料量就高達2～3PB。」

氣候模擬產生的資料必須不斷的傳輸回中研院分析，否則會塞爆儲存空間，但資料傳輸速度成為主要的挑戰。許晃雄表示，如果國網中心的運算環境未來也能進行分析，將會更加便利，這也代表大數據的儲存、傳輸及分析，會是下一階段被關注的焦點。

由於現今的氣候模式仍存在不確定性，因此模擬時往往要使用數種模式同時做模擬，所產生的結果很可能不一致，加上以25與50公里的高空間解析度，進行現今與未來氣候的長期模擬，推估在溫室氣體大幅增加的21世紀中末，全球天氣的變遷，所需運算資源十分龐大，許晃雄表示，好在有國網中心的台灣杉超級電腦，讓模擬時間大幅減少。未來也期待國網中心的算力、儲存空間、傳輸速度，對應服務等都能持續提升。

RCEC目前在國網中心的運算儲存平台已累積許多經驗，目前也已與「台灣氣候變遷推估與資訊平台建置計畫（TCCIP）」密切合作，讓更多單位參與台灣特定氣候需求的研究。「台灣的氣候服務及相關產業很需要開放資料，如何更方便取得資料將是關鍵。」許晃雄說：「如果能將原本的小規模運算或缺乏資源無法進行的大規模運算，轉移到國網中心的計算儲存平台上，可節省電腦資源重複投資的浪費，也能解決計算資源缺乏與不足的困境。」