北京時間11月7日消息，沒有什么方法能消除天氣威脅，但要對未來可能會出現(xiàn)的天氣威脅作出更好的預(yù)測卻是有可能的。

在過去四十年時間里，美國科學(xué)家一直都在依靠國家大氣研究中心（National Center for Atmospheric Research）及其復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模型來作出各種天氣預(yù)測，比如雷暴雨的強(qiáng)度或是追蹤一場颶風(fēng)等。隨著黃石（Yellowstone）——這是世界上最快的氣候研究超級計(jì)算機(jī)，被安放在國家大氣研究中心的懷俄明州超級計(jì)算中心里——最近的上線，天氣預(yù)測將會變得準(zhǔn)確得多。

超級計(jì)算機(jī)是什么？那是一種非常強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，能以不可思議的速度進(jìn)行運(yùn)算。世界上最快的超級計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度能達(dá)到每秒鐘2萬萬億次，相當(dāng)于全球70億人在每秒鐘的時間里每人解出300萬個數(shù)學(xué)方程式。

按照用途的不同，超級計(jì)算機(jī)能被用來解決實(shí)際的商業(yè)問題，比如說如何包裝薯片等；也能用來回答更大的科學(xué)問題，比如說模擬一顆核彈爆炸時會發(fā)生什么事情，又或是理解氣候是如何變化的等。

黃石超級計(jì)算機(jī)的主要用途是對實(shí)體系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬，比如大氣和海洋等。在一次模擬中，首先需要設(shè)定一整套初始條件——其中具有代表性的條件是來自于國家大氣研究中心和美國海洋暨大氣總署（NOAA）在過去半個世紀(jì)里統(tǒng)計(jì)的地面和天氣觀測數(shù)據(jù)。所有這些數(shù)據(jù)從本質(zhì)上來說就是對地球拍攝的“快照”，被存儲在這臺超級計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)中心里。

隨后，計(jì)算機(jī)模型會使用數(shù)學(xué)方程式來在時間上向前推進(jìn)這種“快照”，這些方程式由研究者提供，描述的是大氣和濕度在地球的系統(tǒng)中循環(huán)的方式。黃石超級計(jì)算機(jī)會將這些問題分解為很小的“碎片”，然后在數(shù)千個處理器之間運(yùn)行；在這一過程中，計(jì)算機(jī)會判定隨著時間的推移，那些方程式將如何改變初始條件。

有些模型將求出未來一個世紀(jì)甚至是更長時間的預(yù)測結(jié)果，而其他一些模型則可能只會求出未來兩周內(nèi)的預(yù)測結(jié)果，后者從本質(zhì)上來說就是一種非常詳盡的天氣預(yù)測。

“從某種程度上來說，這就相當(dāng)于是望遠(yuǎn)鏡的數(shù)學(xué)等價物。”國家大氣研究中心計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)開發(fā)研究負(fù)責(zé)人里奇·羅夫特（Rich Loft）說道，在推出黃石超級計(jì)算機(jī)的過程中，他起到了關(guān)鍵性的作用。“與肉眼相比，望遠(yuǎn)鏡能讓你看得更遠(yuǎn)。”羅夫特說道，而與其類似的是，“與你用紙筆想要計(jì)算出來的結(jié)果相比，計(jì)算機(jī)能允許你看到遠(yuǎn)為深廣的數(shù)學(xué)結(jié)果。”

黃石的計(jì)算能力

黃石是一臺每秒鐘運(yùn)算速度可達(dá)1500萬億次的超級計(jì)算機(jī)，這使其躋身全球排名前25的超級計(jì)算機(jī)之列。與其前任的超級計(jì)算機(jī)藍(lán)火（Bluefire）相比，黃石的運(yùn)算能力要強(qiáng)大30倍左右。這就意味著，研究者能利用這臺新上線的超級計(jì)算機(jī)做許多以前做不到的工作，比如說檢查海流會對雨水分布造成怎樣的影響，或是觀察一場雷暴雨中的旋轉(zhuǎn)區(qū)域如何創(chuàng)造出一個龍卷風(fēng)等。

“這就好像是你的照相機(jī)的像素提高了10倍左右。由于分辨率更高的緣故，你就能看到更加鮮明的圖片，讓你知道地球的系統(tǒng)中正在發(fā)生什么事情。”羅夫特說道。

對于模擬颶風(fēng)中心（也就是“風(fēng)眼”）的研究者來說，這意味著他們可以構(gòu)建更加逼真的、清晰度更好的風(fēng)眼墻（在風(fēng)眼處，風(fēng)相對平靜一些，但是風(fēng)眼邊緣，卻是風(fēng)暴強(qiáng)度最高的地方，此即為“風(fēng)眼墻”。風(fēng)眼墻在風(fēng)眼周圍的區(qū)域，包圍著風(fēng)眼呈圓桶狀，為颶風(fēng)“風(fēng)眼”四周的環(huán)狀云區(qū)域，這里的風(fēng)最快最強(qiáng)，內(nèi)部對流非常強(qiáng)烈，亦是熱帶氣旋風(fēng)力最強(qiáng)的地方）及其陣風(fēng)的圖像——在通常情況下，風(fēng)眼墻會對建筑物造成最大的破壞。

“不妨想象一下，對同一事物來說，一張分辨率非常低的圖像和另一張分辨率高得多的圖像，后者肯定能讓你更好地了解自己正在看的東西。”羅夫特說道。