2009年，在叶笃正等6位院士建议下，国家发改委将地球系统数值模拟装置纳入“十二五”大科学装置建设规划。据中科院大气物理所研究员张明华介绍，地球系统模式1.0版本包含有完整的气候系统和生态环境系统分量，集成了大气、海洋、海冰、陆面水文、大气化学和气溶胶、动力学植被、海洋生物地球化学等子系统模式或分量模块，并通过一个通量耦合器实现各模块之间的完整耦合，可以更加逼真地实现对大气、洋流、陆面过程、生态等的仿真研究。“它使得地球系统科学的研究也可以像物理和化学那样，在实验室中设计和进行各类可控的科学实验，这为新发现和新突破提供了前所未有的机遇，为解决我们目前面临的各种生态环境问题提供了科技支撑。”
在硬件方面，中科院计算所、曙光公司、网络信息中心等单位以大科学工程——地球数值模拟装置建设规模的1/10，预研建设了原型系统。这是我国第一台在地球系统研究领域的专用大型计算机。在这一系统上，地球系统模式1.0版软件成功运行，从硬件配置架构和科学软件检验两方面证实和完善了地球系统数值模拟装置建设方案的有效性和可行性。我国大气动力学家、中科院院士曾庆存认为，原型系统的落成和1.0版本软件的成功运行，表明技术路线的正确，它具有里程碑式的意义，将有力地推动大科学装置的建设。
据朱江介绍，地球系统数值模拟装置预研及原型系统建设项目的各项指标均处于国内领先水平。
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