地球系统科学的地球系统科学计算

地球科学发展的一个趋势是：从对局部的个别学科的研究发展为对整个地球系统及其各部分相互关系影响的研究，从定性的研究发展为对地球动力学过程的定量化研究。先进的新技术使地球科学家获得了空前丰富的观测资料，而对这些资料的处理、分析和深入理解，离不开现代计算科学和技术。
在数值模拟技术方面，日本的地球模拟机（Earth Simulator）计划独树一帜。日本政府为此投入4亿美元研究经费，且有多个大学和研究所的人员长期参与了该项目。该计划已建成了利用并行计算技术模拟三维黏弹性非均匀各向异性介质中地震轮回三维动力学问题的技术平台（GEOFEM）,内含断层本构关系、断层相互作用、地震波在三维黏弹性各向异性介质中传播与破裂发展的动力学问题等，计算能力极强。该计划的实施可以完成强地面运动的模拟和预测，对防震减灾意义重大。
美国、澳大利亚的数值模拟技术也发展很快。澳大利亚政府长期投巨资（近几年已投入近千万美元）资助昆士兰大学以莫拉（P.Mora）教授为首的研究集体，研究开发了微观模拟的格状固体粒子模型地球（LSMearth），现在用该模型已能模拟摩擦、断裂、断层、波动、热作用、水因素等多种与地震有关的现象，在国际上已产生了重要的影响。美国则在高科技方面投巨资研究地球科学，例如,NASA从2003年开始将执行一个固体地球研究虚拟观测（SERVO）八年计划，其海量数据的模拟也令人叹为观止。
相对而言，我国在数值模拟领域内差距较大，而且长期低水平重复，但近年来，我国在与地学计算有关的数值计算技术和应用数值计算的地球科学前沿问题和计算技术硬件上取得了一些进展。例如，联想深腾6800已经在世界超级计算机前500名中排名14，另外在软件研究上也开发了并行有限元程序自动生成系统。但总的来说，国内现代计算技术在地球科学中的应用与世界先进水平还存在差距。