本周霧霾再次強(qiáng)勢(shì)來(lái)襲，北京首次啟動(dòng)重污染紅色預(yù)警，不戴口罩出門(mén)讓人壓力山大。與此同時(shí)，2015聯(lián)合國(guó)氣候大會(huì)在巴黎也接近尾聲。此次大會(huì)中國(guó)角的低碳主題日格外引人注目，連“數(shù)據(jù)大佬”馬云也在會(huì)上表示“霧霾太可怕，想回外星去”。

而霧霾形成的“背后黑手”之一——氣候變暖問(wèn)題，今年依然引起熱議。氣象專家表示，全球氣候變暖帶來(lái)的暖冬使得冷空氣活動(dòng)減弱，導(dǎo)致靜穩(wěn)天氣增加，提升了霧霾發(fā)生的頻率。這也就意味著，氣候變暖與霧霾漸重成正比!而根據(jù)縝密的大數(shù)據(jù)研究和分析，科學(xué)家已經(jīng)確信，全球正在面臨著嚴(yán)重的氣候變暖問(wèn)題，這種問(wèn)題將會(huì)給地球帶來(lái)長(zhǎng)達(dá)幾十年的影響。

超級(jí)計(jì)算機(jī)助力氣候大數(shù)據(jù)分析

眾所周知，地球上的氣候十分復(fù)雜多變。為了研究氣候，科學(xué)家利用超級(jí)計(jì)算機(jī)(比如NASA設(shè)立在美國(guó)馬里蘭州的氣候模擬中心)模擬復(fù)雜的氣候變化。

在馬里蘭州的氣候模擬中心，一些看上去十分笨重的“黑色石柱”陳放在一間沒(méi)有窗戶的房間里。這些“石柱”其實(shí)是互相連接在一起的計(jì)算機(jī)，這些計(jì)算機(jī)的處理速度驚人。氣候模擬中心的Dan Duffy打了這么一個(gè)比喻：“一臺(tái)計(jì)算機(jī)每秒鐘處理的數(shù)據(jù)相當(dāng)于目前地球上74億人每秒計(jì)算一次乘法、共計(jì)算145個(gè)小時(shí)的所有數(shù)據(jù)量。中心進(jìn)行一次氣候模擬研究時(shí)，需要所有的計(jì)算機(jī)一起工作幾個(gè)月的時(shí)間，才能算出結(jié)果。研究人員在這些電腦上編寫(xiě)的代碼超過(guò)100萬(wàn)行”。在這樣龐大的數(shù)據(jù)背后，NASA已經(jīng)預(yù)測(cè)到未來(lái)一個(gè)世紀(jì)的氣溫變化情況，如果二氧化碳濃度持續(xù)攀升，全球變暖情況將加劇。

通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)的高速計(jì)算，氣候預(yù)測(cè)將有越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。NASA 戈達(dá)德太空研究所所長(zhǎng)Gavin Schmidt便依靠氣候模擬中心的超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行天氣預(yù)測(cè)。這個(gè)研究所隨著美國(guó)著名電視劇《宋飛正傳》的播出而家喻戶曉。在所長(zhǎng)的辦公桌旁有一塊黑板，上面寫(xiě)滿了數(shù)學(xué)公式。其實(shí)，這些公式是前任所長(zhǎng)Jim Hansen留下的。Hansen是一位著名的氣候?qū)W家，而這些氣候?qū)W家習(xí)慣用公式來(lái)解釋地球的氣候問(wèn)題。

大數(shù)據(jù)讓氣候模型分析更準(zhǔn)確

基于大數(shù)據(jù)進(jìn)行建模的方法已經(jīng)快速應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，同樣的，基于氣象大數(shù)據(jù)進(jìn)行的氣候模型建立也進(jìn)一步提高了研究成功的精準(zhǔn)性。

一個(gè)氣候模型對(duì)于氣候?qū)W家而言是非常有用的工具，他們可以用這些模型進(jìn)行實(shí)地考察研究。比如，氣候?qū)W家可以用這些模型來(lái)計(jì)算一片云需要多少水才能形成，還可以用這些模型計(jì)算風(fēng)速如何影響洋流。實(shí)際上，人們幾百年前就已經(jīng)有意識(shí)地觀測(cè)這些物理過(guò)程了，而現(xiàn)在一個(gè)氣候模型可以把所有這些物理過(guò)程聚合到一起，方便氣候?qū)W家進(jìn)行全局計(jì)算和研究。

天氣預(yù)測(cè)很簡(jiǎn)單，氣候預(yù)測(cè)就難多了。氣候是所有天氣狀態(tài)的集合，體現(xiàn)在很多方面。比如夏天溫度比冬天高、熱帶地區(qū)只有雨季和旱季——這些氣候是可以預(yù)測(cè)到的。如果氣候?qū)W家能了解到更多的信息，即使無(wú)法預(yù)測(cè)到單一地區(qū)未來(lái)某一天的天氣，也能從總體準(zhǔn)確預(yù)測(cè)到這一地區(qū)的氣候變化。

上世紀(jì)60年代，科學(xué)家已經(jīng)利用老式電腦構(gòu)建了地球氣候變化的第一代模型?，F(xiàn)在，世界各地已經(jīng)有大約30個(gè)研究小組在使用超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行氣候模擬試驗(yàn)。這些研究小組達(dá)成的共識(shí)是，如果溫室氣體排放繼續(xù)上升，地球生態(tài)環(huán)境將發(fā)生極大變化。Schmidt所長(zhǎng)從自己的電腦里展示了一張動(dòng)態(tài)圖片，圖片上用不同的顏色表示全球各地的平均溫度，顏色越紅代表氣溫越高。隨著時(shí)間向前推移，這些地區(qū)的顏色變得越來(lái)越紅。Schmidt所長(zhǎng)解釋說(shuō)，未來(lái)北極冰川持續(xù)融化，全球變暖，紐約的平均氣溫或許會(huì)變得和現(xiàn)在邁阿密一樣。

對(duì)于這些預(yù)測(cè)，氣象學(xué)家們到底有多大把握呢?Schmidt所長(zhǎng)說(shuō)：“依靠大數(shù)據(jù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的演算能力，科學(xué)家對(duì)這些預(yù)測(cè)結(jié)果非常有信心。”模型可以準(zhǔn)確模擬出地球現(xiàn)在的氣候，這是氣象學(xué)家進(jìn)行這些氣候預(yù)測(cè)的理論基礎(chǔ)。

大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)更有信心

氣象學(xué)家對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的信心體現(xiàn)在很多方面。Schmidt所長(zhǎng)列了很長(zhǎng)一個(gè)問(wèn)題列表進(jìn)行解答。比如，這些模型可以重現(xiàn)冰川時(shí)代的氣候情況嗎?可以;由不同研究小組搭建的模型是否都指向了類似結(jié)果?是的;利用模型進(jìn)行的短期氣候預(yù)測(cè)最終實(shí)現(xiàn)了嗎?是的。

這些列表中的問(wèn)題大多有著肯定的回答，因此Schmidt所長(zhǎng)認(rèn)為有理由保持樂(lè)觀，這些模型確實(shí)能起到一定作用，用模型分析出的氣候預(yù)測(cè)也有相當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確性。

當(dāng)然，即使模型再準(zhǔn)確，也不可能顧及到所有細(xì)節(jié)。但不管怎樣，氣候?qū)W家最終還是可以用這些模型來(lái)進(jìn)行宏觀層面上的預(yù)測(cè)。

最后，再祈禱一下不靠譜的“少司命”，讓霧霾趕緊煙消云散，還天朝一片晴朗天空吧!

注：本文由記者mifeng及編譯作者jinyounan共同完成。

來(lái)源：數(shù)據(jù)猿