如果你看过英特尔最近的商业广告，你可能会问，什么是超级计算机，科学是如何使用它的？

超级计算机是非常强大的校车大小的计算机。它们的庞大规模来自于这样一个事实：它们由数十万（有时是数百万）处理器核心组成(相比之下，你的笔记本电脑或台式电脑运行一台。）由于这种集体计算能力，超级计算机非常强大。超级计算机的存储空间容量在40 PB或500 TB左右，这并非闻所未闻。你认为你的11万亿次浮点运算（每秒万亿次运算）的Macbook速度快吗？一台超级计算机的速度可以达到数十个petraflops，即每秒几十亿次运算！

想想你的个人电脑能帮你做什么。超级计算机也执行同样的任务，只有它们强大的能力才能让大量的数据和过程被研究和操作。

事实上，你的天气预报是可能的，因为超级计算机。

气象学家为什么使用超级计算机

世界各地的气象卫星、气象气球、海洋浮标和地面气象站每天每小时都会记录数十亿次的天气观测。超级计算机为这一波天气数据的收集和存储提供了一个家。

超级计算机不仅存储大量数据，还处理和分析这些数据以创建天气预报模型。对于气象学家来说，天气模型是最接近水晶球的东西；这是一个计算机程序，可以“模拟”或模拟未来某个时候大气的状况。这些模型通过求解一组控制现实生活中大气行为的方程来实现这一点。通过这种方式，该模型能够在大气实际发生变化之前，对大气可能发生的变化进行近似(正如气象学家喜欢做高等数学一样，比如微积分和微分方程……模型中使用的方程非常复杂，手工求解需要几周或几个月的时间！另一方面，超级计算机可以在一小时内近似求解。）这种使用模型方程对未来天气条件进行数值近似或预测的过程称为数值天气预测。

气象学家在建立自己的预测时，使用预测模型输出作为指导。输出数据让他们了解了目前在大气层各个层面上发生的事情，以及未来几天可能发生的事情。预报员在发布预报时会考虑这些信息以及他们对天气过程的知识、个人经验和对区域天气模式的熟悉程度（计算机无法做到这一点）。

世界上一些最流行的天气预报和气候监测模型包括：

• 全球天气预报系统（GFS）
• 北美模式（NAM）
• 欧洲中期天气预报模型中心（欧洲或ECMWF）

遇见露娜和浪涌

现在，由于国家海洋和大气管理局（NOAA）超级计算机的升级，美国的环境情报能力比以往任何时候都要好。

美国国家海洋和大气管理局的计算机名为“月球”和“浪涌”，是美国速度第18快的计算机，也是世界上100台最强大的超级计算机之一。这对超级计算机双胞胎都拥有近50000个核心处理器，峰值性能速度为2.89 PB，每秒处理多达300亿次运算(资料来源：“NOAA完成天气和气候超级计算机升级”，NOAA，2016年1月。）

此次升级的价格为4500万美元——这是一个很高的数字，但对于新机器向美国公众提供更及时、更准确、更可靠、更详细的天气预报来说，这是一个很小的代价。

我们的美国天气资源最终能否赶上著名的欧洲模式——英国的bullseye精确模式，该模式拥有240000个核心，使其能够在2012年飓风桑迪袭击新泽西海岸线前近一周准确预测飓风桑迪的路径和强度？

只有下一场暴风雨才能说明一切。