雾霾预报没那么简单!计算能力很关键

标签:计算雾霾化学

访客:23257  发表于:2016-01-04 11:04:08

12月18日早间消息,北京市空气重污染应急指挥部发布红色预警,12月19日7时至12月22日24时启动空气重污染红色预警措施。期间,将实施机动车单双号行驶措施、全市禁止燃放烟花爆竹和露天烧烤、建议中小学幼儿园停课……值得一提的是,这已经是本月北京的第二次空气污染红色预警。

雾霾预报没那么简单!计算能力很关键

虽然雾霾问题依旧存在,最终的结果并不能够令人满意,但是面对雾霾,所有人背后的一系列努力还是应该让大家知道。以雾霾的预报为例,如今的技术水平已经可以比较准确预测出未来三天,甚至更长时间的空气质量,中国科学院大气物理研究所大气边界层物理与大气化学国家重点实验室副研究员唐晓博士在日前召开的2015英特尔高性能计算峰会上讲到,而当前所发布的各项预警措施也正是基于空气质量预报做出的判断。

尽管看起来雾霾预报可能没有天气预报那么成熟,但你可能不知道的是雾霾预报背后的难度。

据唐晓介绍,大气污染是个很复杂的过程,不仅仅要看天气,更重要的是要搞清其中的化学反应过程。举个简单的例子,90年代我国的大气污染叫煤烟型污染,而现在叫复合型污染。那时候燃煤,二氧化硫的一次排放浓度很高,有害但并不容易被肉眼所观察,而现在你会明显观察到大气污染的影响,这其中很重要的原因就是一次排放污染物通过化学反应转化为细颗粒物,也就是PM2.5,PM2.5对大气能见度影响很大。唐晓表示,这其中有化学转化、也有和气象过程的相互作用。

正因为涉及的因素多,所以最终结果难料,你得分析有多少发生了这种变化,有多少发生了那种变化,有多大部分随气象条件扩散了……而这个过程一方面需要庞大的计算能力,另一方面需要一个精确的计算模型。时至今日,在系统模型方面,多年摸索我国已构建了符合我国情况的模型,同时,中国环境监测总站早几年就和曙光、英特尔一起合作,建立了一个高性能计算平台,用于灰霾预报预警。

要说这样一个系统已经能够满足需要了,估计谁也不敢这么讲。就像唐晓在接受采访时所讲的,随着科学研究的需求越来越高,他们需要更加细致的监测,也就是说最终会有更多的数据产生,而且是以数量级的形式增长;另一方面化学一次排放物的化学反应这块的计算要求是非常高的,因为其根本不是一两个独立的化学反应,而是几百个可能互相反应的化学变化。这对于最终的计算需求量都是相当大的。

雾霾预报没那么简单!计算能力很关键

雾霾预报所面临的挑战其实可以理解为当前各种需要超大规模计算能力的应用所处困境的缩影,需求空间还很大,但是当前的技术水平还十分有限,比如科大讯飞曾在采访中就表示,如果按计算能力来讲,即便是当前最快的超级计算机也无法满足他们的实际需求。因此,退而求其次,在计算能力之外,应该想一些优化、改进之策。这可以归结为英特尔举办高性能计算峰会的一个重要目的,“给大家创造一个交流沟通的平台,有什么好的建议、实践拿出来分享。”

此次大会除了雾霾,还有来自天体观测、深度学习、海洋气候领域的实践分享……无疑,高性能计算正在越来越多的影响我们生活的方方面面,笔者也衷心希望技术能够让生活更美好,比如就雾霾问题上,不仅仅是做到预报,而且能够针对性的给出每个区域、甚至每个工厂一些更有意义的、且更容易执行的方案,毕竟经济发展还是重中之重。

来源:ZDNet

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