p; “通过在气象活动剧烈区域动态加密网格,在稳定区域粗化网格,能够节省大量的计算资源,但离散化过程引入的截断误差和舍入误差依旧存在,即使NSE有全局光滑解,离散化后的数值模型仍可能因误差积累导致结果偏离真实解。”
埃琳娜很是头痛。
“给我看看数据。”
陈辉来到埃琳娜身后,看向她身前四块高清屏幕。
“可以尝试一下紧致差分法、谱方法,减少数值耗散对小尺度结构的破坏,比如谱方法通过把变量展开为正交多项式,在全局范围内保持高分辨率,可以用来进行大尺度大气模拟……”
皱眉思考片刻,陈辉已然有些思路,指着屏幕上的拟合数据,三两下就解决了埃琳娜头痛了许久的问题。
“至于计算资源,我去跟费弗曼教授申请一下。”
气象预测毕竟是偏应用的研究,不像理论研究那样,一张纸一支笔坐半天就行,埃琳娜的项目需要大量的气象数据,这些倒是可以从公开网站上查找。
而气象数据繁多冗杂,多维偏微分方程的计算又极为复杂,需要大量的计算资源。
陈辉叹了口气,如果是在国内,他完全可以调用超算来做这件事,可惜,现在他在阿美莉卡。
但若是在国内,他或许也不会对这个项目这么上心。
埃琳娜并没有因为陈辉的大力支持感到开心,反而依旧是眉头紧皱,“老师,在计算的过程中,我还发现了一个更加致命的问题。”
“天气预报的核心依赖于初始气象场的精确性,比如温度、气压、风速的分布,然而,实际采集到的数据中,观测站点的空间覆盖有限,就目前公开的数据来看,平均每100公里才仅1个站点,这是远远不够的,根本没办法捕捉到小尺度的气象细节。
并且卫星、雷达的遥感数据的误差会导致初始场的噪声。”
陈辉眉头也皱了起来,他当然明白,即便是初始条件的微小偏差,哪怕只有0.001度的温度误差,也会在计算过程中,因为NSE的非线性项被指数级放大,产生所谓的蝴蝶效应。
即使NSE的全局解存在,初始误差仍会导致预测结果偏离真实大气状态。
如果说计算资源的问题还可以想办法,那么初始数据的问题,就让人头痛了,这甚至都不是单纯的金钱能够解决的问题。
想要完成预测模型的构建,必须要精准的数据,并且这不是一城一池的数据,而是遍布极大范围的数据,才可能让模型尽可能精确。
因为整个地球是一个整体,任何地方的扰动都可能引起其他地方气象的变化,如果数据采集的区域不够大,即便模型再精妙,也不可能真正精准的做到预测。
这个问题几乎是致命的!
“你先改进模型,计算资源和数据的事情,我来想办法。”
陈辉安慰埃琳娜几句后,迈步走出了办公室,满脑子都是如何解决数学问题带来的问号。
不知不觉间,他来到了卡内基湖旁边。
此时正是傍晚,依旧有不少师生在湖边跑步,不少人都热情的跟陈辉打招呼,如今“咖啡渍启示”和“草坪碰撞”已经成为普林斯顿津津乐道