學霸從數學建模開始!
在華國每天雷達不動的天氣預報中,播報員都會用毫不懷疑的語氣說出第二天某片地區的天氣變化情況,降雨降雪量或大風等級。
這預報準不準另說,起碼播報員描述未來天氣狀況的時候語氣還是非常的自信。
畢竟他們背後有駐紮在全國各地無數氣象研究員辛辛苦苦探測大氣數據計算後的結果支持。
這些氣象研究員實際依據的便是大氣層中雲層的變化規律。
方舟他們現在做的便是傳統天氣預報幕後氣象研究員的工作。
因為氣象局使用的氣象衛星在高空中拍攝的雲層分布十分鐘才能傳回一幅畫麵,極大影響了數據的精度和準確性。
衛星以高空俯視圖視角傳來紅外雲圖和可見光雲圖,以雲層溫度和雲層反射能力二者相結合測量出雲層不同部位的厚度,但這種方法多有限製,在雲層大量聚集電荷時,在雲層底部掃描時常常會受到乾擾。
因此有不少不畏艱險的氣象學學者和學子冒著傾盆大雨在室外進行數據的采集,包括風、能見度、溫度、氣壓、濕度、雲量、雲狀、雲高等,實時借助手機傳回記錄的信息,幫助教授完整雲圖的修正。
方舟身邊的另一名同學便是在做這樣的聯絡工作,將一個個冒著生命危險傳回來的冰冷數字填入共享的表格內,每隔十分鐘統一發給教授一次。
可能有人會問為什麼不做一個a直接讓測量人員填入軟件,實時得出計算結果呢?
實在是因為這場大雨來的太過於突然,根本沒有給人反應的餘地,他們現在做的每一項工作都是在與時間賽跑,費時間去做軟件的開發、測試和安裝並沒有多大意義。
負責做數據彙總和模型求解的河洛市政府臨時從市內拉來的氣象學教授,廖弘。
在將所有人的數據和雲圖彙總之後,廖教授以專業中的水汽模型,大氣抬升條件等情況,對雲層未來的降水量進行預測和求最終解。
這是一個複雜而龐大的過程,求解的一步更是緊急調用的鄰省華科大的超級計算機算力資源,本市內大學裡的超級計算機中心因為突降大雨,校內電力係統暫時陷入癱瘓,已經無法使用。
方舟在旁邊機械式的坐著重複的工作,由於整個天氣係統的變量過於繁多,導致最終得到的解析模型也十分冗長。
沒錯,在方舟對模型的感覺裡,他對這個計算的過程並不滿意,給他的第一感覺,便是冗餘。
雖然並沒有接觸過天氣學方麵的專業知識,但整個求解過程中含有不少重複、多餘的計算,明明有一些自變量的關聯性並不高,反而要花大功夫放到模型裡重複計算。
三十多個自變量,至少有一半的自變量對最終結果的影響並不大,完全可以將其合而為一,歸結成一個誤差因子,這樣會使計算過程方便許多。同時室外測量這些數據的人員也會少一些危險。
但是方舟人微言輕,沒有更好的替代模型情況下,他也不敢去隨意叫停一個揚子江學者的認真工作,這話一旦說出口,辦公室內就會有專門的人“禮貌”的把他請出去。
於是方舟一邊工作,一邊在心裡吐槽,歸納總結出這一套天氣係統的氣象學者一定不是個數學家,甚至數學還很拉跨。
長時間學習這些理論知識的學生以熱愛地理的文科生居多,他們為什麼就不能對原有的知識提出一點數學上的質疑呢?
哪怕是sss軟件簡單做個因子分析或聚類分析,也能發現這個端倪,沒準還能發一篇sci論文也說不定。
(sss是一個專門用於統計學分析運算、數據挖掘、預測分析和決策支持任務的軟件,一般參加數學建模的同學都會用到,比起atb編程進行分析操作,這個軟件可以說像美圖秀秀一樣,代入數據一鍵傻瓜式操作,非常好用。)
吐槽歸吐槽,廖教授的專業實力還是不容小覷,每次給隔壁領導核心會議室的預測結果都能保證在最低的偏差內。
兩個小時的計算最終得出的大雨停止時間固定在了明天的下午兩點,偏差在前後十五分鐘內浮動。
也就是說,這場大雨至少還要下整整一天一夜,現在降水量已經達到了265毫米,到停止下雨時,至少會達到四百毫米。
這個概念已經不能用簡單的降雨來形容,和從天上直接潑水沒什麼兩樣。
四百毫米雖然換算過來僅四十厘米,不到人小腿的高度,但那是以整個降雨麵積為分母做的平均數。
在瞬時降雨量最為恐怖的河洛市及周邊市顯,降水量很快便會淹沒掉整個大部分建築的一層,甚至向二層蔓延,這帶來的經濟損失和人身安全損失就極為恐怖。
省辦公廳麵對辛苦計算得來的數據,經過了激烈的討論和一陣沉默之後,選擇了如實向外界發布公告,並向社會求援。
這種程度的災害已經不是他們一個省能獨自解決的了。
媒體工作者瞬間動員起來,在各大官方平台發布大雨的信息,引來社會的廣泛關注。
但那些和方舟無關,他們幾個學生和教授組成的分析小組現在麵臨一個更大的難題,巨大的降雨量導致地麵蓄水量迅速接近飽和。
即便是更為先進的海綿型城市麵對這種局麵恐怕也無可奈何。
多餘的水排不出去,在全市範圍內沉積,水平麵一點一點從膝蓋漲到胸口。
同時河洛市周圍存在的水庫、河道蓄水量也來到了危險的警戒線,因為地形的原因,一旦決堤,河水還會出現倒灌進入城市的局麵。
整個中原省因為存在地上河的緣故,不少坐落在河道兩旁的村莊也麵臨著山洪爆發的危險。
可以說,整個局勢牽一發而動全身,中原省就像一個一直在往裡麵加水的氣球,一旦氣球被漲破,居住在氣球裡的居民,也將毀於一旦。