写于 2018-11-01 04:20:00| 澳门永利娱乐场网站| 财政

数学可以改善气候预测吗?

由牛津大学的John Norbury共同撰写对于我们大多数人来说,在接下来的30年左右的全球变暖1摄氏度并不是一个大的担忧 - 更像是在靠近赤道的州内搬家,或者下降几百英尺靠近海平面但水的分布,尤其是雨水,对我们星球上的生活质量产生了重大影响

数学能否帮助我们识别警示标志,以及可能发生这种天气变化的危险区域

实线黑线显示北极海冰范围的许多预测的平均结果红色曲线显示实际测量值,随着更多卫星观测的使用,这些测量结果变得更准确突出点是预测预测海冰的实际减少越来越差从1975年到现在数学如何帮助我们改进这些预测

(哥本哈根诊断,2009年:在最新气候科学上更新世界I Allison,NL Bindoff,RA Bindschadler,PM Cox,N de Noblet,MH England,JE Francis,N Gruber,AM Haywood,DJ Karoly,G Kaser,C LeQuéré,TM Lenton,ME Mann,BI McNeil,AJ Pitman,S Rahmstorf,E Rignot,HJ Schellnhuber,SH Schneider,SC Sherwood,RCJ Somerville,KSteffen,EJ Steig,M Visbeck,AJ Weaver新南威尔士大学气候变化研究中心(CCRC),澳大利亚悉尼转载许可)孤零零的北极熊,在漂浮的冰块上搁浅和无助,是最近环境新闻报道的一个引人注目的形象它的情感拉动已经被许多戏剧性的场景所追随

飓风,洪水,干旱和森林大火 - 这些让我们对气候变化进行了深思熟虑的信息是,恶劣天气造成的成本不断增加,影响了我们这个星球上的所有人.Skeptics,有时不那么礼貌,提醒我们,如果预报员七天弄错了未来,为什么有人会相信25年后对全球气候的预测

事实证明,天气预报和气候预测是两个完全不同的数学问题在我们的新书“风暴中的隐形:数学在理解天气中的作用”中,我们采用幕后的读者来展示如何使用数学来帮助验证和改进基于超级计算机的天气和气候预测本书通过描述和评论过去350年的天气预报发展,提出关键思想,关键实践以及数学如何影响数学家现在思考的主题发展来实现这一目标

天气和气候以一种全新的方式我们不断变化的天气可以看作曲线蜿蜒曲折的逻辑可能天气的抽象数学空间曲线的任何一个点对应于特定的天气状态令人惊讶的是曲线没有随机游荡 - 模式出现预测未来一周的天气变化包括计算出来曲线将从描述温暖和干燥天气的模式的一部分漂移到描述风和雨的另一部分了解气候变化涉及确定模式本身将如何变化,这对于规划未来的供水和防洪是必要的,无论是否你认为气候变化主要受人类活动的影响,更好的预测是必不可少的红色曲线显示了南极海冰范围的许多预测的平均值,只是在这里显示了1979 - 2005年期间的月度趋势

通过卫星观测测量的相应月度趋势由蓝色曲线给出它显示了同一时期南极海冰范围的增加正如最近研究评论的作者所说,造成冰盖增加的物理过程目前不是正确模拟(©John Turner教授,英国剑桥,英国南极调查)了解科学依据天气预报和气候预测我们需要理解定义问题的语言,语言是数学数学使我们能够利用新的数据来源面对气候模拟,研究计算机模型中的弱点,并找出纠正缺陷的方法通常,相同的数学描述了完全不同的现象,例如飓风和急流 正如我们在书中所描述的那样,将数学结合到计算机模型中会导致关于整个地球系统将来如何演变的更加连贯的图像大气环流 - 在地球周围传播温暖和潮湿空气的无休止的风 - 是基本的气候模拟,重要的是模拟微量气体的循环,如甲烷,二氧化硫,二氧化碳和臭氧,以及它们的化学相互作用这些大气成分的长期变化,包括来自干旱地区的尘埃,通常伴随着主要的气候变化现今的科学试图了解,例如,海洋浮游生物如何开花和热带雨林的丧失如何改变这些气体的分布各种作者已经说过气候是我们所期望的,但天气是我们得到的如何我们如何使用数学和超级计算机来预测天气变化的变化

干旱和风暴变得更加频繁和严重吗

我们应该在哪里期待这些更加极端的天气爆发

“风暴”中的“隐形”描述了数学如何识别计算机常规执行的数万亿计算的约束

这些约束的重要性在于它们控制随机错误的影响,并允许我们查看编排无数局部交互的编排,以产生连贯性,漩涡旋风 - 甚至是飓风桑迪等超级风暴这有助于计算集中在可预测的事物上,并阻止我们因缺乏完美数据而“被吹走”所以数学帮助我们在天气和气候预测中确定事实和虚构风暴中的隐形:数学在理解天气中的作用,作者:Ian Roulstone和John Norbury,由普林斯顿大学出版社出版,2013年