International Center of Marine Geosciences and Geoengineering Computing
海底科学与工程计算国际中心
海底科学与工程计算国际中心隶属于中国海洋大学, 成立于2019年4月25日, 主任为邢会林教授,常务副主任为李三忠教授,学术委员会主任为石耀霖院士。
该中心将围绕海底相关的科学、工程、环境、资源问题,利用超级计算(或地球模拟器)及地球大数据(人工智能、增强现实、虚拟现实、地学全息)等先进科技,搭建国际合作与交流的平台,以应对人类在“深海进入、深海探测、深海开发” 的深海认知过程中所面临的巨大科技挑战,如海底科学前沿(板块驱动力、深浅部构造耦合机制等)、能源勘探与开发(深水油、气和水合物)、资源成因与利用(深海稀土、热液硫化物、多金属结核和结壳等)、地质灾害预测与防治(地震、海啸、海底泄漏及海底滑坡等)、海底工程设计与海底环境保护等问题,保障人海和谐发展、海底环境健康、海底开发安全。
当今,随着“深地、深海、深空、深蓝”创新驱动工程的深化实施,传统的资源工程和地质工程领域正面临着科学、技术和工程多方面挑战。海底科学与工程计算国际中心的建立,将有助于应对以下四个方面的挑战:
传统采矿工程的革新与工程应用
陆地勘探开发正在迅速进入更深的未知环境,带来新的更高的潜在风险。大洋金属采矿是未来的发展趋势,但勘探开发能力和工程安全保障能力亟待提高,深水天然气水合物开采方兴未艾,一些无人勘探开发工程技术的应用,急需相关理论指导、数值模拟仿真和大数据支持。面对“深海”、“深地”开采开发计划的实施和可能的挑战,为在这些深度内更加安全高效的开采,需要大大提高对海底开采环境及陆地新深度矿体特征及其在极端应力下岩体的响应或行为的认识;
海底非常规资源开发与能源安全
面对巨大的能源需求,陆架、陆坡含油气盆地非常规能源(如页岩气、页岩油等非常规油气,天然气水合物等)或深海盆地地热和矿产资源(海底地热、热液矿床、深海稀土等)是替代常规能源或矿产的最佳选择,战略地位日趋重要。但是非常规海底资源成藏成矿条件及海底开发环境的复杂性,储层成因的特殊性和显著的非均质性,不同类型资源的差异性,对不同地区不同种类的非常规资源进行勘探开发需要采取不同的工程、技术手段,迫切需要开展理论探索、模拟计算、技术研发和数据构建。目前主要借鉴常规的经验,急需针对海底非常规资源高效、绿色可持续开发的独特理论和技术。
海底灾害链防治与健康海洋
同时,随着“海洋强国”国家战略及“一带一路”倡议的推进,“两洋一海”区域及其相关紧邻国家和地区的经济快速发展,各国都面临着日益严峻的自然和人类活动诱发的海底灾害及环境问题,如地震、海啸、火山、滑坡、泥石流、岩爆及突水等;“两洋一海”区域在全球范围内是富集油气等能源的最集中区域,也是环太平洋金属成矿带的重要组成,但也属于自然灾害重灾区。
海底科学理论创新与数字海洋
地球科学是人类应对挑战,实现可持续发展的重要支撑。基于超算及大数据的数值模拟、仿真及评估,正在成为研究和解决海底地球科学与工程问题的先进工具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影响关系的研究,从定性的研究发展为对地球科学及地质工程过程的定量化研究及评估是地学的发展的大趋势。基于单一学科的理论与方法已难以应对社会经济的发展所面临的重大科学及工程问题。当前大量的对地、对海的观测数据(卫星、海底观测台站等),详细的时空分辨率数据,以及更强的超级计算机处理能力,为构建透明的、多圈层耦合的海洋地球科学系统计算平台提供了基础。
研究方向设置
建立集多学科交叉(超级计算、观测及大数据等)的“海底科学与工程计算”国际合作与交流平台,以期加深理解和解决人类所面临的日益复杂的海洋地球科学及工程问题。主要开展以下方面研究:
大型地学软件研发与大数据建设
海洋地学(Marine Geosciences)与地质工程(Geo-engineering)计算理论及软件的研究、开发、推广及应用;以自主研发的软件(中短时间尺度为主)为基础,博采众长,与以百万年长时间尺度模拟为主的国际地球动力学软件相融合,以实现跨时间尺度、纳米到全球尺度的多时空耦合模拟研究;
洋底动力过程与成矿-成藏机制的数值模拟
区域海底构造、成藏成矿机理模拟并行计算和可视化;
海底资源能源开发工程过程的数值模拟
多尺度多相多场耦合理论及大尺度海底开发工程数值模拟,重点针对深部/非常规地质工程等领域;
海底地质灾害评估与成灾机制的数值模拟
结合空-天-地-海一体化多源立体观测,基于全球/海底区域构造系统的相关背景,侧重自然活动及人类活动诱发的海底重大地质环境及地质灾害等进行评估及预测(如地震、海啸、火山、滑坡、矿震、突水等)
研究人员
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主任
邢会林
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常务副主任
李三忠