第五百四十三章 雷达初显威(上)
想必聪明的同学也看出来了。
没错!
叶笃正此时写出来的式子,正是涡度拟能方程。
它来自上头对流导数与w的标量积,是对于定域分布的涡度。
其中最右边的散度项通常积分为零,和脑子一样不太需要。
右边剩下的两项分别对应通过涡线拉长产生涡度拟能,以及因为粘滞力损耗的涡动拟能。
从这个式子可以直观看出涡动拟能就像力学能量一样,可以被摩擦力耗散掉。
这个公式在后世讨论湍流的时候会被反复提及,算是一个标识型的公式。
更重要的是
众所周知。
大气扩散属于湍流扩散,目前有三种广泛的应用理论:
梯度输送理论、
湍流统计理论、
相似理论。
而这个式子便是湍流统计理论的重要核心,后世在这个基础上诞生了一种叫做wRF的模型。
没错。
wRF。
这是后世气象数值模拟预报最常见的模型,很多民科在家也用这玩意儿来跑数值。
当然了。
气象领域的民科要远比物理和数学领域的民科高智很多,二者存在很明显的差异。
气象领域的民科与其说是‘民科’。
不如说更像是那些开车载着天文望远镜去看星星的天文爱好者,很少有太多出格的言论。
至少不会动不动就表示自己发明出了永动机,然后一看图纸特么的是太极图
气象领域的民科最喜欢的就是在家里默默跑当地的天气模型,然后巴望着天空看自己的结果准不准确,整体来看还是比较佛系的。
总而言之。
wRF即便是在2023年都属于非常重要的模型,遑论眼下这个时期了。
即便
此时出现的只是一个雏形。
随后叶笃正又把公式引申到了等压面和等密度面领域,进行起了环流的相关计算。
期间乔彩虹这姑娘也兴致冲冲的上前旁观了两分钟,等回到徐云身边的时候表情就变成了这样:
一个小时后。
叶笃正和陶诗言合力推导出了完整的涡度场,拟合出了一个特殊的数学模型。
从徐云的角度来看。
这个模型和后世的wRF依旧出入较大——毕竟这年头没有后世的算力,但核心逻辑还是类似的。
简单来说就是先采用了圆柱切线空间和水平映射,构建起局部空间并映射其邻居,构建起等轴映射。
接着重新设计了条件局部卷积核,以满足因地制宜的卷积特征,邻近局部特征相似和地理特性不同下的相邻卷积核共享三个条件。
至于模型的数学机理则是傅里叶变换,叶笃正将混合操作构建为了连续的全局卷积,在傅里叶域中通过FFt可以有效实现,空间混合复杂度降低到了堪称最低。
模型甚至还考虑到了累积液态和冰冻水,将总降雨粒子作为诊断变量,数据集的数量还达到了20个。
可以这样说。
在计算机模型还没问世的当今,这个模型可以说是人力可及的巅峰了。
另外也不知道是不是徐云的错觉。
他总感觉叶笃正的这个模型,似乎隐隐触及到了傅里叶神经算子
当然了。
只是感觉。
毕竟这方面他确实学艺不精,所以一时半会儿也没法下具体的定论。
可能是错觉,也可能是确有其事。
如果只是误判那还好说。
可如果这是真的
那么在眼下这个副本的时间线上,今后的乐子可就大了。
毕竟这玩意儿早就超出了流体力学的范畴,涉及到了AI呢
接着又过了十多分钟。
陶诗言将各个小组的数据汇总到了台前,叶笃正将自己的模型思路与众人介绍了一遍。
考虑到每个人的理解能力不同,叶笃正主要将重点放到了计算上。
也就是侧重于告诉大家怎么算,至于具体的原理先被忽略了——因为眼下他们需要的是直接的计算模型与工具,并不需要知道工具是怎么推导出来的。
十五分钟后。
各个小组开始了
最后的计算。
很快。
噼里啪啦——
帐篷内便又一次响起了算盘声,以及少数手摇计算机的操作声。
没错,手摇计算机。
这玩意儿算是一种标准的老古董设备,后世近乎绝迹了,具备很强很强的时代特征。
怎么说呢
时代性上有些类似后世的dVd和小灵通,属于特定时期的产物。
手摇计算机发明于1878,采用的大多是针轮结构,一般只能做四则运算,平方数,立方数、开平方,开立方。
如果需要输入三角函数和对数,都需要查表。
如今国内使用的手摇计算机都是“飞鱼”牌,一种在这个时期为数不多国产比进口要优秀的机械设备。
“飞鱼”牌计手摇算机第一批就生产了500台,大部分给二机部和五院了,还有一部分给了当年的156项目。
五院用这个手摇计算机算一条从导弹起飞积分到关机弹道,时间上差不多需要2个月——这还是没有变轨能力的导弹。
另外“飞鱼”牌手摇计算机由于比德国进口的精密许多,看起来娇小的如同一个女孩子。
因此它还被二机部取了个某个作者听起来很不爽的绰号:
鱼娘。
总而言之。
到了这一步,就彻底没徐云啥事儿了——如果讨论笔算和心算能力,他恐怕还比不上这个年代的众多前辈呢。
因此他便在一旁独自等起了结果,乔彩虹则与几位副业队员们一起帮忙赶起了蚊子。
过了半个小时。
上午待了一会儿便去继续研究项目的老郭下了班,带着蔡少辉从课题组匆匆赶到了现场。
也不知道是不是徐云的错觉。
他总感觉老郭咳嗽的频率比之前高了许多
一个小时后。
一份最终报告交到了叶笃正的手上。
不过叶笃正并没急着就去找老郭进行汇报,而是与陶诗言随机抽检了几个环节进行起了验证。
待核验无误后。
叶笃正方才拿着报告快步来到了老郭身边。
“郭工,程工。”
叶笃正先是对老郭打了个招呼,又扫了眼老郭身边一直待在现场的程开甲,表情严肃的说道:
“幸不辱命,全新一批的天气预测结果出炉了。”
“这份结果经过了我和陶诗言同志的复验,在数学上不存在任何的错漏。”
老郭脸色不变,但拿着公文包的左手还是隐隐加了几分力气。
看得出来,他的内心并不平静:
“叶主任,上头都推导出了什么?”
叶笃正闻言深吸一口气,翻开手中的文稿,介绍道:
“郭工,程工,首先我想要强调一件事。”
“那就是我们的气象数据收集开始于12个小时之前,不过由于效率问题,直到刚刚才出了结果。”
“也就是说.....在我们推导出的这份结果中,其实包括了过去十二个小时的天气预测情况。”
老郭闻言点了点头。
这句话倒是不难理解。
按照他们事先的安排。
那台气象多普勒雷达每隔20分钟会收集一次数据,数据经过过滤传到首都计算机所,再由计算机所处理成参数场后送回基地,由叶笃正他们进行进一步的计算。
如此反反复复,过程一直持续了十多个小时,接近半天好说了。
虽然由于计算效率的问题,这些数据没办法瞬时或者短时得出结果。
但这个情况并不影响过去十几个小时的气象预测结果客观存在——只是它们失去了时效性罢了。
不过从参考角度来说。
过去这12个小时的天气情况,倒是能对推导结果进行一定的验证。
好比某人寄了封猜测未来半年时局的信,由于各种原因送到收件人手里的时候已经过去一年了。
这封信虽然失去了传递信息的意义,但却可以来验证写信人对时局的判断和眼光是否正确。
想到这里。
老郭不由看了眼叶笃正,思索片刻,对他问道:
“叶主任,报告上有关过去这12个小时的预测结果是怎么样的?”
叶笃正将文件朝他翻了个面,露出了上头的内容,介绍道:
“郭工,您看。”
“根据预测结果显示,过去12个小时内降雨粒子的多普勒反馈较少,所以整个金银滩草原上都不会有降雨出现。”
“但垂直起沙效率较高,气溶胶的长直向量呈现区域性分布,垂直判别变量非常明显。”
“所以根据数据拟合,我们判断可能会在中午11点到13点间,出现小强度沙尘的西北风。”
老郭静静听完叶笃正的介绍,立马看向了一旁的周材,对他问道:
“周助理,草原今天的实际情况是什么样的?”
周材作为基地的厂长助理,当日的气象情况属于他每天必须跟进汇总的数据。
在数据化沟通尚未出现的眼下这个时期,他拿到整体气象情况的时间甚至要早于叶笃正和陶诗言。
听到老郭这番问话。
周材立刻取出了一个小本子翻动了几页,快速说道:
“过去十二小时草原上确实没有降雨记录....准确来说整个海晏县都没有,倒是边上的湟源县下了一场小雨,持续时间40分钟左右。”
“至于沙尘......哦,确实有一场沙尘记录,是畜牧副业队同志汇报的。”
“沙尘的起始地点在六分厂附近,时间是下午一点半左右,方向....确实是西北风。”
听闻此言。
现场的氛围顿时变得有些微妙了起来。
没下雨,又出现了沙尘
前12个小时的预测
居然准了?
过了片刻。
一直沉默的程开甲开口了,他的脸上依旧保持着很克制的冷静:
“信息都对得上,不过几位同志,我认为这种情况存在有一定的偶然性,至少单靠这些结果说明不了太多的事情。”
“一来草原这边半天不下雨很常见,二来如果我没记错,现在这个季节金银滩出现的沙尘应该基本上都是西北风。”
“所以想要确定推演结果是否准确,我认为还要继续进行新一轮的评估。”
听闻此言。
现场几人也赞同的点了点头。
学过地理的同学应该都知道。
在夏季。
西南季风抵达孟加拉湾再向北推进时碰到青藏高原,即分为东、西两支:
一支沿喜马拉雅山转为东风向西吹去。
另一支则沿着山脉的走向流向我国西南地区,加剧水汽通道作用,使高原边缘降水增多,并进而因雨影作用使高原内部干旱加剧。
因此在西海这个地方。
冬、夏两季的西北风占比多达80%以上,偶尔才会出现东南风。
所以单凭半天没下雨和小规模西北沙尘的描述,确实证明不了太多东西。
想要证明推导结果足够准确,还必须要经过一次更大的考验才行。
想到这里。
老郭又看向了叶笃正,对他问道:
“叶主任,推导结果对接下来的天气预估如何?——唔...比如说有没有降雨天气的预测?”
“降雨啊......”
叶笃正闻言,脸上不由浮现出了一丝微妙的表情:
“当然有,而且....时间距离现在很近。”
老郭心中一凛,追问道:
“哦?什么时候?”
哗啦——
叶笃正又翻过了一页报告,看着上头的结果对老郭说道:
“三个小时后,也就是晚上11点到凌晨1点之间,应该会出现一场持续半个小时的......”
“雷暴。”
注:
昨天为了爆更调生物钟,晚上很晚才醒,通宵码字所以凌晨才更新。
之前就说过这种情况在爆更的时候会很常见,量不会少,但时间可能不固定,所以各位勿催哈,当天要是真不更新我会提前请假的。
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没错!
叶笃正此时写出来的式子,正是涡度拟能方程。
它来自上头对流导数与w的标量积,是对于定域分布的涡度。
其中最右边的散度项通常积分为零,和脑子一样不太需要。
右边剩下的两项分别对应通过涡线拉长产生涡度拟能,以及因为粘滞力损耗的涡动拟能。
从这个式子可以直观看出涡动拟能就像力学能量一样,可以被摩擦力耗散掉。
这个公式在后世讨论湍流的时候会被反复提及,算是一个标识型的公式。
更重要的是
众所周知。
大气扩散属于湍流扩散,目前有三种广泛的应用理论:
梯度输送理论、
湍流统计理论、
相似理论。
而这个式子便是湍流统计理论的重要核心,后世在这个基础上诞生了一种叫做wRF的模型。
没错。
wRF。
这是后世气象数值模拟预报最常见的模型,很多民科在家也用这玩意儿来跑数值。
当然了。
气象领域的民科要远比物理和数学领域的民科高智很多,二者存在很明显的差异。
气象领域的民科与其说是‘民科’。
不如说更像是那些开车载着天文望远镜去看星星的天文爱好者,很少有太多出格的言论。
至少不会动不动就表示自己发明出了永动机,然后一看图纸特么的是太极图
气象领域的民科最喜欢的就是在家里默默跑当地的天气模型,然后巴望着天空看自己的结果准不准确,整体来看还是比较佛系的。
总而言之。
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即便
此时出现的只是一个雏形。
随后叶笃正又把公式引申到了等压面和等密度面领域,进行起了环流的相关计算。
期间乔彩虹这姑娘也兴致冲冲的上前旁观了两分钟,等回到徐云身边的时候表情就变成了这样:
一个小时后。
叶笃正和陶诗言合力推导出了完整的涡度场,拟合出了一个特殊的数学模型。
从徐云的角度来看。
这个模型和后世的wRF依旧出入较大——毕竟这年头没有后世的算力,但核心逻辑还是类似的。
简单来说就是先采用了圆柱切线空间和水平映射,构建起局部空间并映射其邻居,构建起等轴映射。
接着重新设计了条件局部卷积核,以满足因地制宜的卷积特征,邻近局部特征相似和地理特性不同下的相邻卷积核共享三个条件。
至于模型的数学机理则是傅里叶变换,叶笃正将混合操作构建为了连续的全局卷积,在傅里叶域中通过FFt可以有效实现,空间混合复杂度降低到了堪称最低。
模型甚至还考虑到了累积液态和冰冻水,将总降雨粒子作为诊断变量,数据集的数量还达到了20个。
可以这样说。
在计算机模型还没问世的当今,这个模型可以说是人力可及的巅峰了。
另外也不知道是不是徐云的错觉。
他总感觉叶笃正的这个模型,似乎隐隐触及到了傅里叶神经算子
当然了。
只是感觉。
毕竟这方面他确实学艺不精,所以一时半会儿也没法下具体的定论。
可能是错觉,也可能是确有其事。
如果只是误判那还好说。
可如果这是真的
那么在眼下这个副本的时间线上,今后的乐子可就大了。
毕竟这玩意儿早就超出了流体力学的范畴,涉及到了AI呢
接着又过了十多分钟。
陶诗言将各个小组的数据汇总到了台前,叶笃正将自己的模型思路与众人介绍了一遍。
考虑到每个人的理解能力不同,叶笃正主要将重点放到了计算上。
也就是侧重于告诉大家怎么算,至于具体的原理先被忽略了——因为眼下他们需要的是直接的计算模型与工具,并不需要知道工具是怎么推导出来的。
十五分钟后。
各个小组开始了
最后的计算。
很快。
噼里啪啦——
帐篷内便又一次响起了算盘声,以及少数手摇计算机的操作声。
没错,手摇计算机。
这玩意儿算是一种标准的老古董设备,后世近乎绝迹了,具备很强很强的时代特征。
怎么说呢
时代性上有些类似后世的dVd和小灵通,属于特定时期的产物。
手摇计算机发明于1878,采用的大多是针轮结构,一般只能做四则运算,平方数,立方数、开平方,开立方。
如果需要输入三角函数和对数,都需要查表。
如今国内使用的手摇计算机都是“飞鱼”牌,一种在这个时期为数不多国产比进口要优秀的机械设备。
“飞鱼”牌计手摇算机第一批就生产了500台,大部分给二机部和五院了,还有一部分给了当年的156项目。
五院用这个手摇计算机算一条从导弹起飞积分到关机弹道,时间上差不多需要2个月——这还是没有变轨能力的导弹。
另外“飞鱼”牌手摇计算机由于比德国进口的精密许多,看起来娇小的如同一个女孩子。
因此它还被二机部取了个某个作者听起来很不爽的绰号:
鱼娘。
总而言之。
到了这一步,就彻底没徐云啥事儿了——如果讨论笔算和心算能力,他恐怕还比不上这个年代的众多前辈呢。
因此他便在一旁独自等起了结果,乔彩虹则与几位副业队员们一起帮忙赶起了蚊子。
过了半个小时。
上午待了一会儿便去继续研究项目的老郭下了班,带着蔡少辉从课题组匆匆赶到了现场。
也不知道是不是徐云的错觉。
他总感觉老郭咳嗽的频率比之前高了许多
一个小时后。
一份最终报告交到了叶笃正的手上。
不过叶笃正并没急着就去找老郭进行汇报,而是与陶诗言随机抽检了几个环节进行起了验证。
待核验无误后。
叶笃正方才拿着报告快步来到了老郭身边。
“郭工,程工。”
叶笃正先是对老郭打了个招呼,又扫了眼老郭身边一直待在现场的程开甲,表情严肃的说道:
“幸不辱命,全新一批的天气预测结果出炉了。”
“这份结果经过了我和陶诗言同志的复验,在数学上不存在任何的错漏。”
老郭脸色不变,但拿着公文包的左手还是隐隐加了几分力气。
看得出来,他的内心并不平静:
“叶主任,上头都推导出了什么?”
叶笃正闻言深吸一口气,翻开手中的文稿,介绍道:
“郭工,程工,首先我想要强调一件事。”
“那就是我们的气象数据收集开始于12个小时之前,不过由于效率问题,直到刚刚才出了结果。”
“也就是说.....在我们推导出的这份结果中,其实包括了过去十二个小时的天气预测情况。”
老郭闻言点了点头。
这句话倒是不难理解。
按照他们事先的安排。
那台气象多普勒雷达每隔20分钟会收集一次数据,数据经过过滤传到首都计算机所,再由计算机所处理成参数场后送回基地,由叶笃正他们进行进一步的计算。
如此反反复复,过程一直持续了十多个小时,接近半天好说了。
虽然由于计算效率的问题,这些数据没办法瞬时或者短时得出结果。
但这个情况并不影响过去十几个小时的气象预测结果客观存在——只是它们失去了时效性罢了。
不过从参考角度来说。
过去这12个小时的天气情况,倒是能对推导结果进行一定的验证。
好比某人寄了封猜测未来半年时局的信,由于各种原因送到收件人手里的时候已经过去一年了。
这封信虽然失去了传递信息的意义,但却可以来验证写信人对时局的判断和眼光是否正确。
想到这里。
老郭不由看了眼叶笃正,思索片刻,对他问道:
“叶主任,报告上有关过去这12个小时的预测结果是怎么样的?”
叶笃正将文件朝他翻了个面,露出了上头的内容,介绍道:
“郭工,您看。”
“根据预测结果显示,过去12个小时内降雨粒子的多普勒反馈较少,所以整个金银滩草原上都不会有降雨出现。”
“但垂直起沙效率较高,气溶胶的长直向量呈现区域性分布,垂直判别变量非常明显。”
“所以根据数据拟合,我们判断可能会在中午11点到13点间,出现小强度沙尘的西北风。”
老郭静静听完叶笃正的介绍,立马看向了一旁的周材,对他问道:
“周助理,草原今天的实际情况是什么样的?”
周材作为基地的厂长助理,当日的气象情况属于他每天必须跟进汇总的数据。
在数据化沟通尚未出现的眼下这个时期,他拿到整体气象情况的时间甚至要早于叶笃正和陶诗言。
听到老郭这番问话。
周材立刻取出了一个小本子翻动了几页,快速说道:
“过去十二小时草原上确实没有降雨记录....准确来说整个海晏县都没有,倒是边上的湟源县下了一场小雨,持续时间40分钟左右。”
“至于沙尘......哦,确实有一场沙尘记录,是畜牧副业队同志汇报的。”
“沙尘的起始地点在六分厂附近,时间是下午一点半左右,方向....确实是西北风。”
听闻此言。
现场的氛围顿时变得有些微妙了起来。
没下雨,又出现了沙尘
前12个小时的预测
居然准了?
过了片刻。
一直沉默的程开甲开口了,他的脸上依旧保持着很克制的冷静:
“信息都对得上,不过几位同志,我认为这种情况存在有一定的偶然性,至少单靠这些结果说明不了太多的事情。”
“一来草原这边半天不下雨很常见,二来如果我没记错,现在这个季节金银滩出现的沙尘应该基本上都是西北风。”
“所以想要确定推演结果是否准确,我认为还要继续进行新一轮的评估。”
听闻此言。
现场几人也赞同的点了点头。
学过地理的同学应该都知道。
在夏季。
西南季风抵达孟加拉湾再向北推进时碰到青藏高原,即分为东、西两支:
一支沿喜马拉雅山转为东风向西吹去。
另一支则沿着山脉的走向流向我国西南地区,加剧水汽通道作用,使高原边缘降水增多,并进而因雨影作用使高原内部干旱加剧。
因此在西海这个地方。
冬、夏两季的西北风占比多达80%以上,偶尔才会出现东南风。
所以单凭半天没下雨和小规模西北沙尘的描述,确实证明不了太多东西。
想要证明推导结果足够准确,还必须要经过一次更大的考验才行。
想到这里。
老郭又看向了叶笃正,对他问道:
“叶主任,推导结果对接下来的天气预估如何?——唔...比如说有没有降雨天气的预测?”
“降雨啊......”
叶笃正闻言,脸上不由浮现出了一丝微妙的表情:
“当然有,而且....时间距离现在很近。”
老郭心中一凛,追问道:
“哦?什么时候?”
哗啦——
叶笃正又翻过了一页报告,看着上头的结果对老郭说道:
“三个小时后,也就是晚上11点到凌晨1点之间,应该会出现一场持续半个小时的......”
“雷暴。”
注:
昨天为了爆更调生物钟,晚上很晚才醒,通宵码字所以凌晨才更新。
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