第五百四十三章 雷达初显威(上)

也就是Pe=ud/α,又在上头换了个圈,带入回了原式。

看到这里。

叶笃正的鼻翼中忽然传出了一声带着意外的鼻音,眉头骤然一扬。

他发现了一个此前从未意识到的问题:

根据变式来看。

二维流中涡度是对流,并且像热量一样可以扩散,那么关于佩克来特数的类比就是.....

Re=uℓ/v。

这意味着涡度像热量一样,在二维流内部不能凭空产生或毁灭。

并且它可以通过对流从一个地方移动到另一个地方。

但另一方面。

∫dV对于所有定域的涡度团是守恒的。

也就是说......

漩涡通过速度场对流,通过扩散传播,但是每个漩涡内总的涡度保持不变。

换而言之.....

边界正是涡度的来源!

这是一个叶笃正从未想过的概念,这代表着他之前的很多思路都是错误的,他确实低估了边界的深度。

但这也同样代表着.....

一个新模型的可能!

准确来说应该是......

气象学中第一个真正可行的新模型!

要知道。

虽然挪威学派在数值天气预测这方面贡献很大很大,但即便是到现在,整个气象行业也依旧没有一个真正的模型。

事实上。

按照正常历史发展。

气象学要到1971年才会由拉苏尔建立出第一个气候模型。

并且拉苏尔建立的模型预测的还不是局部天气,而是与全球变暖有关的气候模型。

而眼下......

叶笃正的面前出现了一条新路。

一条从未有人涉及过的新路。

看着一脸震撼的叶笃正,徐云则显得很平静。

他所说的这些概念并非基于他的个人能力,而是来自后世已经相对完备的知识体

系,没啥值得骄傲的。

毕竟不同于眼下这个时期。

虽然后世对于N-S方程虽然依旧处于破解阶段,一般形式的解析解依旧遥遥无期——因为卡在了非线性的adve项上。

但另一方面。

它在各种极端情况下.....例如无旋,无粘性等情景中还是有解析解的。

后世只要在DNS上投入足够的计算资源,甚至可以求解复杂的流体流动。

这些都是徐云穿越前已经有了很强的定式结果,以至于徐云这种非气象领域的人都能随手拿出来做释义。

当然了。

由于专业壁垒的缘故,徐云对于涡度的了解到这里也差不多就完了。

至于再进阶的相当位温、假相当位温、潜热、感热、辐射这些概念.....

你想让徐云解释一下它们的含义倒是没什么问题,但再深入的推导就纯属痴心妄想了。

不过没关系。

到了眼下这一步,叶笃正显然已经进入了「悟道」的状态。

以这位华夏现代气象学主要奠基人的能力而言,剩下的环节哪怕不需要徐云帮忙,他一个人多半也能搞定。

更别说他的边上还有陶诗言这位天气动力学的顶尖大老存在呢。

因此很快。

叶笃正便开始自己推导起了后续步骤。

「温度的支配方程是DT/Dt=α∇²T......」

「那么温度场的方程自然就是DT/Dt=∂T/∂t+u∂T/∂x=α∇²T......」

「根据流体静力平衡和温度直减率可得.......」

「诗言兄,你觉得这里改成分段函数转折点压强如何?」

「正合我意......」

二十多分钟后。

叶笃正在纸上写下了另一道算式:

D/Dt(jSij−v(∇)]。

而在见到这道算式的时候。

徐云裹在绷带下的表情也随之一松。

呼......

他的任务算是完成了.....

想必聪明的同学也看出来了。

没错!

叶笃正此时写出来的式子,正是涡度拟能方程。

它来自上头对流导数与的标量积,是对于定域分布的涡度。

其中最右边的散度项通常积分为零,和脑子一样不太需要。

右边剩下的两项分别对应通过涡线拉长产生涡度拟能,以及因为粘滞力损耗的涡动拟能。

从这个式子可以直观看出涡动拟能就像力学能量一样,可以被摩擦力耗散掉。

这个公式在后世讨论湍流的时候会被反复提及,算是一个标识型的公式。

更重要的是.....

众所周知。

大气扩散属于湍流扩散,目前有三种广泛的应用理论:

梯度输送理论、

湍流统计理论、

相似理论。

而这个式子便是湍流统计理论的重要核心,后世在这个基础上诞生了一种叫做RF的模型。

没错。

RF。

这是后世气象数值模拟预报最常见的模型,很多民科在家也用这玩意儿来跑数值。

当然了。

气象领域的民科要远比物理和数学领域的民科高智很多,二者存在很明显的差异。

气象领域的民科与其说是「民科」。

不如说更像是那些开车载着

天文望远镜去看星星的天文爱好者,很少有太多出格的言论。

至少不会动不动就表示自己发明出了永动机,然后一看图纸特么的是太极图.....

气象领域的民科最喜欢的就是在家里默默跑当地的天气模型,然后巴望着天空看自己的结果准不准确,整体来看还是比较佛系的。

总而言之。

RF即便是在2023年都属于非常重要的模型,遑论眼下这个时期了。

即便......

此时出现的只是一个雏形。

随后叶笃正又把公式引申到了等压面和等密度面领域,进行起了环流的相关计算。

期间乔彩虹这姑娘也兴致冲冲的上前旁观了两分钟,等回到徐云身边的时候表情就变成了这样:

@v@....

一个小时后。

叶笃正和陶诗言合力推导出了完整的涡度场,拟合出了一个特殊的数学模型。

从徐云的角度来看。

这个模型和后世的RF依旧出入较大——毕竟这年头没有后世的算力,但核心逻辑还是类似的。

简单来说就是先采用了圆柱切线空间和水平映射,构建起局部空间并映射其邻居,构建起等轴映射。

接着重新设计了条件局部卷积核,以满足因地制宜的卷积特征,邻近局部特征相似和地理特性不同下的相邻卷积核共享三个条件。

至于模型的数学机理则是傅里叶变换,叶笃正将混合操作构建为了连续的全局卷积,在傅里叶域中通过FFT可以有效实现,空间混合复杂度降低到了堪称最低。

模型甚至还考虑到了累积液态和冰冻水,将总降雨粒子作为诊断变量,数据集的数量还达到了20个。(灵感参考自这篇论文arxiv./abs/2101.01000)

可以这样说。

在计算机模型还没问世的当今,这个模型可以说是人力可及的巅峰了。

另外也不知道是不是徐云的错觉。

他总感觉叶笃正的这个模型,似乎隐隐触及到了傅里叶神经算子.......

当然了。

只是感觉。

毕竟这方面他确实学艺不精,所以一时半会儿也没法下具体的定论。

可能是错觉,也可能是确有其事。

如果只是误判那还好说。

可如果这是真的......

那么在眼下这个副本的时间线上,今后的乐子可就大了。

毕竟这玩意儿早就超出了流体力学的范畴,涉及到了AI呢......

接着又过了十多分钟。