在核子戰爭中起火的城市會升起大量濃密的煙雲,導致地球冷卻,引發饑荒等更糟糕的情況。這種概念來自於一系列早期的論文,並逐漸演化,其中以一九八二年的分析論文〈核戰後的大氣:正午的微光〉(“The Atmosphere After a Nuclear War: Twilight at Noon”)為濫觴,作者為大氣科學家保羅.克魯琛(Paul J. Crutzen,b.1933)與約翰.布力克思(John W. Birks,1946)。一九七○年代初,克魯琛因為確認了可能破壞臭氧層的化學反應而聲名大噪,該研究也讓他與同僚共同獲得一九九五年的諾貝爾化學獎。
走走走,來去禁用核武
然而,核子冬季的假設,是因為卡爾.薩根(Carl Sagan,1934-1996)的參與而廣為人知。薩根和其他四位作者在一九八三年十二月二十三日的《科學》發表論文:〈核子冬季:數次核子爆炸的全球性後果〉(“Nuclear Winter: Global Consequences of Multiple Nuclear Explosions”),薩根在《漫步》(Parade)雜誌的特別報導與電視節目上提出警告,表示數百萬人都面臨著這項威脅。他,以及一名與他抱持相同看法的蘇聯物理學家維塔利.金茲堡(Vladimir Alexandrov,1938-85)共同前往梵諦岡並出席各種場合,想促成禁用核武。
但經過深入的科學分析探討,原先的末日式後果愈來愈微妙;另一位著名的氣候科學家史蒂芬.史奈德(Stephen H. Schneider,1945-2010)認為比較可能發生「核子秋季」。另一方面隨著蘇聯解體,核戰的威脅也逐漸消退。
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最近,由艾倫.羅巴克(Alan Robock,b.1949),以及當初和薩根一同發表一九八三年論文的歐文.布萊恩.東(Owen Brian Toon,b.1947)進行的氣候模擬指出,就算是有限的核交換,都會造成長達十年的災難性氣候崩潰。原因為何?核子火焰的煙會上升到海拔四十公里高處,已經超過了能由降雨迅速沖刷的範圍。
不管是大型電腦或個人電腦都需具有「中央處理單元」(central process unit,簡稱 CPU)。CPU 是電腦的「腦」,其電子電路負責處理所有軟體正確運作所需的所有任務,如算術、邏輯、控制、輸入和輸出操作等等。雖然早期的設計即可以讓一個指令同時做兩、三件不同的工作;但為了簡單化,我們在這裡所談的工作將只是執行算術和邏輯運算的工作(arithmetic and logic unit,簡稱 ALU),如將兩個數加在一起。在這一簡化的定義下,CPU 在任何一個時刻均只能執行一件工作而已。
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在個人電腦剛出現只能用於一般事物的處理時,CPU 均能非常勝任地完成任務。但電腦圖形和動畫的出現帶來了第一批運算密集型工作負載後,CPU 開始顯示心有餘而力不足:例如電玩動畫需要應用程式處理數以萬計的像素(pixel),每個像素都有自己的顏色、光強度、和運動等, 使得 CPU 根本沒辦法在短時間內完成這些工作。於是出現了主機板上之「顯示插卡」來支援補助 CPU。
1990 年後,中央氣象局開始使用高速電腦,並且使用美國國家大氣研究中心 (NCAR) 為首開發的 Weather Research and Forecasting 模型做數值運算,利用系集式方法,藉由不同的物理模式或參數改變,模擬出如同「蝴蝶效應」的結果,運算出多種颱風的可能行進路線。預測時間拉長後,誤差累積也更多,行進路徑的可能性當然也會越廣。
不用為了天氣捐贈你的 D 槽,就交給電腦科學家接棒上場吧。從 CPU、GPU 間的通訊、使用 GPU 來做計算加速或是作為主要運算元件、到改寫符合新架構的軟體程式、以及資料壓縮與讀寫 (I/O)。同時還要加上「資料同化」時所需的衛星或是全球量測資料。明明是做氣象預報,卻需要等同發展 AI 的電腦科技做輔助,任務十分龐大。對這部分有興趣的朋友可以參考我們之前的這一集喔!