首页 排行 分类 完本 书单 用户中心
搜书趣 > 科幻 > 走进不科学 > 第五百四十三章 雷达初显威(上)

走进不科学 第五百四十三章 雷达初显威(上)

簡繁轉換
作者:新手钓鱼人 分类:科幻 更新时间:2024-12-16 09:55:12 来源:源1

“......“

此时此刻。

看着身边出现的这张脸。

毫无防备之下。

叶笃正险些没把手伸进衣兜,掏出自己母亲当年送给自己的本命木牌朝对方甩过去——据说那玩意儿是桃木做的,能驱邪。

当然了。

在掏出木牌之前,叶笃正便先一步反应了过来。

出现在自己面前的这货并不是木乃尹,而是最近一段在基地小有名气的.....

熟人韩立。

见此情形。

叶笃正在暗自松了口气的同时,也用缓慢的语速掩盖了自己内心最开始的惊恐,开口道:

“韩立同志,我还以为是谁呢,原来是你啊.....”

说实话。

叶笃正对于徐云的印象其实还是很不错的。

毕竟若是没有他拿出的气象多普勒雷达,气象中心恐怕永远都不会有再次自我证明的机会。

倘若真是如此.....

那么可以预见,整个气象中心将会在很长的时间里失去斗志。

同时从行业角度来看。

气象多普勒雷达对于整个气象学的帮助也显而易见。

这种设备的出现,很可能为一直看不到未来的气象领域开拓出一条全新的康庄大道——还是华夏占据主导权的那种。

所以无论是从本职工作还是个人情感出发,叶笃正对于徐云的印象都很不错,甚至还带着一丝感激。

因此在被吓了一大跳后。

叶笃正也没表露出丝毫不满,而是笑着对徐云问道:

“韩立同志,你怎么到这儿来了,对了,吃过晚饭了吗?”

此时距离第一批数据出炉已经过去了七八个小时有余,天色早已从白天变成了夜晚,再过几个小时差不多就到十二点了。

就在不久前,基地上还托人送来了晚饭。

“嗯,刚刚喝了些粥。”

徐云朝帐篷外的某个方位歪了歪头,此时依稀可以看到几位副业队员正在忙活着发晚餐。

不过今晚的“标餐”规格并不高,大多都是窝头土豆配上榆树叶的菜叶汤。

窝头硌牙,榆树叶发苦。

徐云能喝到精米粥,主要还是和他病人的身份有关系,恢复期需要调养。

接着徐云又把目光放到了叶笃正的算纸上,认真看了几眼:

“咦?叶主任,这是.....斯托克斯方程组的变式?”

叶笃正微微一怔,看起来对徐云能够认出方程的内容有些惊讶。

不过他很快便想起了徐云的身份,轻轻点了点头:

“对,正是N-S方程组,在涡度的基础上做了一点改变。”

按照老郭此前的介绍。

徐云是剑桥大学数学系的毕业生,认得出N-S方程组倒也正常,毕竟这个方程可是数学领域的一大难题来着。

或者换个角度说。

以徐云能够拿出气象多普勒雷达理论的能力而言,他认不出N-S方程组才怪呢。

徐云则又转头看了眼噼里啪啦满是算盘声的现场,随口对叶笃正问道:

“叶主任,您现在的进度怎么样了?”

“进度?”

叶笃正抬眼与徐云对视了一秒钟,摇了摇头,嘴角扯出一丝苦笑:

“哪有进度?韩立同志,你现在看到的这些就是全部了——后头该怎么推导我自个儿都不知道呢。”

叶笃正说罢。

手指还捏着圆珠笔前半部分笔头做了个小杠杆,将笔尾在算纸上啪啪的拍了两下,看得出来有些烦闷。

气象数据的计算环节不算什么机密,所以叶笃正倒也没想瞒着什么。

毕竟人都是有倾诉欲的。

接着叶笃正便叹息的摇了摇头,准备老老实实的换个思路——既然他考虑的这种变式没有可行性,那么就只能按照竺老给的方案去计算了。

即便......

那个想法大概率存在某些问题。

而就在叶笃正提笔书写之际,他的耳边忽然传来了徐云弱弱的声音:

“叶主任,我有个想法啊....在这个变式后面加个伯努利函数,您觉得可行吗?”

叶笃正已经写下了几个字母的笔尖顿时一停。

片刻过后。

叶笃正满是诧异的抬起头,一脸见了木乃尹似的表情看着徐云:

“韩立同志,尼(第四声↓)说嘛?”

情绪激动之下。

叶笃正甚至冒出了老家津门的口音。

而在他对面。

看着眼睛瞪得滚圆的叶笃正,徐云的内心其实同样有些意外——他还以为现在定域分布涡度的概念已经比较完整了呢。

不过很快,他便迅速反应了过来。

也是。

对流-扩散方程的关键人物是苏哈斯·帕坦卡,而此君按照年龄来算,现在才二十岁出头呢。

虽然徐云记不太清他提出SIMPLE改进算法的具体时间,但苏哈斯·帕坦卡可不是什么年少成名的天才。

他想要SIMPLE改进算法,提出无论如何也要到十多年以后了。

不夸张的说。

这年头整个数学界和物理学界对于纳维-斯托克斯方程的研究,还处在一个非常原始的状态。

就连SIMPLE算法.....也就是求解压力耦合方程的半隐式方法的最初版本,都要在1972年才会被提出。

想到这里。

徐云便决定小小的帮叶笃正一把——虽然他之前确实没有这方面的打算。

但这种能够让兔子赶上甚至反超第一梯队的事儿,他自然还是很乐意为之的。

反正不要钱,多少试一点嘛。

随后徐云顿了顿,飞快的在脑海中组织了一番思路,对叶笃正说道:

“叶主任,我的意思是在这个变式后加个伯努利函数,然后再取个旋度,您觉得可行吗?”

“这是我在剑桥大学那会儿听一位学长说的,当时他们推导的情景恰好也是相同的变式.......”

唰——

结果徐云话没说完。

叶笃正便低头在纸上写下了一个函数:

C=p/p u/2。

这个函数来自等式(u/2)=(u)u uxw,也就是伯努利函数。

接着叶笃正又按照徐云的说法取了个旋度,得到了一个新的公式:

w/t=x[uxw] vw。

别看这个公式瞅起来跟颜文字似的,好像又是( ̄▽ ̄)~*( ̄▽ ̄)/又是(w)[]~( ̄▽ ̄)~*。

对于叶笃正而言。

在见到它的一瞬间,他的心脏便狠狠漏跳了一大拍!

这是......

w的演化方程!

同时由于x(ux的缘故,所以这个演化方程还可以改写为对流导数的形式:

D。

写到这里。

叶笃正再次一停顿,扭头又看向了徐云,迫不及待的问道:

“韩立同志,后面呢?后面的思路是什么?”

此时此刻。

叶笃正仿佛回到了自己在芝加哥读书的日子。

当时他在追一本连载于芝加哥日报的推理小说,每每看完一章时便迫不及待的想要疯狂进行催更。

如果不是怕失去留学海外的宝贵资格。

叶笃正甚至考虑过要不要把作者绑到小黑屋去更新——一天必须要更新个五万字,要不然当天不能吃饭!

而在他对面。

徐云则示意乔彩虹将自己的轮椅再朝叶笃正靠近了一些。

随后他从叶笃正手中接过纸和笔,一边写一边解释道:

“叶主任,这个方程想要继续推导下去,首先就要明白这个变式的物理意义。”

“我们在这里再导入一个角动量方程做个对比...你看,物理意义应该就很明显了吧?”

叶笃正认真看了小半分钟,很快哦了一声:

“哦,我懂了。”

“右边描述的是因为流体元的拉长,体元惯量矩的改变,还有就是粘性力矩作用在体元上,没错吧?”

徐云点了点头。

这个变式的物理意义,差不多可以算是后世涡度的入门级概念。

也就是流体块的涡度可能因为它的拉长而改变,引起惯量矩的改变,或者因为粘性应力加速或者减速。

紧接着。

徐云又写了个佩克来数。

也就是Pe=ud/a,又在上头换了个圈,带入回了原式。

看到这里。

叶笃正的鼻翼中忽然传出了一声带着意外的鼻音,眉头骤然一扬。

他发现了一个此前从未意识到的问题:

根据变式来看。

二维流中涡度是对流,并且像热量一样可以扩散,那么关于佩克来特数的类比就是.....

Re=u/v。

这意味着涡度像热量一样,在二维流内部不能凭空产生或毁灭。

并且它可以通过对流从一个地方移动到另一个地方。

但另一方面。

∫wdV对于所有定域的涡度团是守恒的。

也就是说......

漩涡通过速度场对流,通过扩散传播,但是每个漩涡内总的涡度保持不变。

换而言之.....

边界正是涡度的来源!

这是一个叶笃正从未想过的概念,这代表着他之前的很多思路都是错误的,他确实低估了边界的深度。

但这也同样代表着.....

一个新模型的可能!

准确来说应该是......

气象学中第一个真正可行的新模型!

要知道。

虽然挪威学派在数值天气预测这方面贡献很大很大,但即便是到现在,整个气象行业也依旧没有一个真正的模型。

事实上。

按照正常历史发展。

气象学要到1971年才会由拉苏尔建立出第一个气候模型。

并且拉苏尔建立的模型预测的还不是局部天气,而是与全球变暖有关的气候模型。

而眼下......

叶笃正的面前出现了一条新路。

一条从未有人涉及过的新路。

看着一脸震撼的叶笃正,徐云则显得很平静。

他所说的这些概念并非基于他的个人能力,而是来自后世已经相对完备的知识体系,没啥值得骄傲的。

毕竟不同于眼下这个时期。

虽然后世对于N-S方程虽然依旧处于破解阶段,一般形式的解析解依旧遥遥无期——因为卡在了非线性的adve项上。

但另一方面。

它在各种极端情况下.....例如无旋,无粘性等情景中还是有解析解的。

后世只要在DNS上投入足够的计算资源,甚至可以求解复杂的流体流动。

这些都是徐云穿越前已经有了很强的定式结果,以至于徐云这种非气象领域的人都能随手拿出来做释义。

当然了。

由于专业壁垒的缘故,徐云对于涡度的了解到这里也差不多就完了。

至于再进阶的相当位温、假相当位温、潜热、感热、辐射这些概念.....

你想让徐云解释一下它们的含义倒是没什么问题,但再深入的推导就纯属痴心妄想了。

不过没关系。

到了眼下这一步,叶笃正显然已经进入了‘悟道’的状态。

以这位华夏现代气象学主要奠基人的能力而言,剩下的环节哪怕不需要徐云帮忙,他一个人多半也能搞定。

更别说他的边上还有陶诗言这位天气动力学的顶尖大老存在呢。

因此很快。

叶笃正便开始自己推导起了后续步骤。

“温度的支配方程是DT/Dt=aT......”

“那么温度场的方程自然就是DT/Dt=T/t uT/x=aT......”

“根据流体静力平衡和温度直减率可得.......”

“诗言兄,你觉得这里改成分段函数转折点压强如何?”

“正合我意......”

二十多分钟后。

叶笃正在纸上写下了另一道算式:

D/Dt(jSijv(x)]。

而在见到这道算式的时候。

徐云裹在绷带下的表情也随之一松。

呼......

他的任务算是完成了.....

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:

@v@....

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。(灵感参考自这篇论文arxiv./abs/2101.01000)

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。

目录
设置
设置
阅读主题
字体风格
雅黑 宋体 楷书 卡通
字体风格
适中 偏大 超大
保存设置
恢复默认
手机
手机阅读
扫码获取链接,使用浏览器打开
书架同步,随时随地,手机阅读
收藏
换源
听书
听书
发声
男声 女生 逍遥 软萌
语速
适中 超快
音量
适中
开始播放
推荐
反馈
章节报错
当前章节
报错内容
提交
加入收藏 < 上一章 章节列表 下一章 > 错误举报