气象与环境
Meteorology & Environment天气预报的每一个数字都是算出来的:大气运动用流体力学方程组描述,气候变化用大规模数值模型模拟,污染扩散用方程追踪,极端天气的概率用极值统计评估。
3 个板块12 个要点
§ 01
核心作用
数学把大气与环境变成可计算、可预测的模型。
数值天气预报
把大气运动方程离散化后在超级计算机上求解,预报未来天气。
气候模拟
全球气候模型模拟大气、海洋与陆地的长期耦合演化。
环境数据分析
统计模型分析空气质量、水质与污染物监测数据。
灾害预测
台风路径预报、洪水预警与滑坡风险评估。
§ 02
解决的关键问题
气象与环境领域的典型数学问题。
天气预报准不准
纳维-斯托克斯方程与数值离散误差决定可预报期限。
气候变化如何预测
百年尺度气候模型与碳循环耦合方程模拟升温路径。
污染如何扩散
扩散方程与平流-扩散模型追踪污染物传播。
极端天气多罕见
极值统计给出百年一遇降水、高温的概率估计。
§ 03
常用数学工具
气象与环境工作者的数学工具箱。
偏微分方程
流体力学方程组与扩散方程。
数值方法
有限差分、谱方法与数据同化(卡尔曼滤波)。
概率统计
极值理论、时间序列与集合预报。
动力系统
混沌理论与洛伦茨吸引子(蝴蝶效应)。