每秒 213 万亿次!更快的计算机会让飞机变得更安全_智能_好奇心日报

JAD MOUAWAD2014-09-10 21:41:54

更强大的运算能力、更先进的卫星及雷达科技以及复杂的科学模型,都让航空公司对飞行状态有了更详细的理解。这意味着它们可以在飞机起飞前更好地规划航班的运行。

阿曼达·特伯格是美国蒙大拿州堪萨斯航空气象中心的气象学家。

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就在几年前,航空公司还是靠电报系统获得气象报告,机师需要仔细察看好多页纸,对照着飞行计划看天气预报。一旦客机升空,他们就要靠无线电通讯和原始的雷达来避开恶劣天气。

现在,机师们可以把详细的飞行计划和有错综复杂图表的气象报告都下载到平板设备里。飞行签派员可以实时跟踪飞机,提供精确到分钟的气象数据。新一代的客机雷达系统可以实现便捷的飞行中调整。

结果是什么?自从莱特兄弟发明飞机以来,颠簸、震动和泼撒的饮料就伴随着飞行的过程,而这些现象现在将变得更少。

“秘诀在于如何运用信息,”美国航空公司(American Airlines)负责航空运营的高级副总裁蒂姆·坎贝尔(Tim Campbell)说。“从根本上讲,它不过是一种预报,而且说的仍然是天气。”

航空气象中心

更强大的运算能力、更先进的卫星及雷达科技以及复杂的科学模型,都让航空公司对飞行状态有了更详细的理解。这意味着它们可以在飞机起飞前更好地规划航班的运行——比如提早取消航班、避免让乘客在机场滞留。在航班飞行过程中,它们可以更好地给飞机导航,避开暴风雨、避免颠簸。

根据美国运输统计局(Bureau of Transportation Statistics)的数据,2013 年,因天气原因造成的航班延误占全部航班延误的 36%,比 2003 年的 50% 下降不少。

“现在我们的 7 日天气预报的准确度和 10 年前的 3 日天气预报一样,”美国蒙大拿州堪萨斯航空气象中心的气象学家迈克尔·帕特·墨菲(Michael Pat Murphy)说。该中心是美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration)的下属单位。

该中心的气象学家们为航空业提供详细的气象报告。每隔两小时,他们就会召开一次电话会议,向航空公司和美国联邦航空管理局(Federal Aviation Administration)指挥中心提供他们最新的风暴和降雨预测结果。他们还每隔 6 小时进行一次全球预报,结果供全世界的航空公司使用。而且他们还负责发布危情警报,比如美国境内的雷雨或冰冻信息。

 

气象学家马特·斯特拉恩(Matt Strahan)(左)和斯蒂芬·R·希尔伯格(Steven R. Silberberg)使用更强大的计算机和更先进的技术来做气象预报。

每天在美国起降的航班大约有 50000 架次,同时在空中的喷气客机约有 8000 架,扰乱飞行是件很容易的事。纽约三个大机场的很多航空线路都要经过宾夕法尼亚州,而在该州东北部的一个雷雨区导致的延误将一直延伸到美国西海岸。

颠簸尤其会给航班带来风险,因为它在卫星或者雷达上看不出来。但气象学家运用复杂的气象模型和飞行员的报告,可以预测颠簸严重的空域。阿拉斯加航空(Alaska Airlines)、美国航空和达美航空(Delta Air Lines)部分飞机上装有传感器,它们可以自动把颠簸信息传递给飞行签派员,以便他们为后续航班寻找替代航路。

根据美国联邦飞行管理局(FAA)的统计,从 2002 年起,每年平均有 36 人因为飞机颠簸而受伤,而这还仅是包括了最严重的事故中的受伤情况。本月,一架忠实航空公司(Allegiant Air)的喷气客机在佛罗里达州上空遇到一股强气流,导致 3 人受伤,一位乘客描述说,当时人们像电影里演的一样,在机舱里被上上下下地甩,感觉“就像是坐了一次糟糕的过山车”。

“我们能可靠地确定潜在的颠簸空域,”达美航空气象学家团队主管汤姆·法耶(Tom Fahey)说。“但要确定特定时间哪块空域会有颠簸气流,就不容易了,因为从定义上讲,颠簸气流是在不断运动的。”

 

一架客机飞出雷电区域

一些专家还认为,颠簸气流的频率和强度会因为气候变化而增强。两个英国大学教授,雷丁大学(University of Reading)的保罗·威廉姆斯(Paul Williams)和东安吉利亚大学(University of East Anglia)的马努基·乔西(Manoj Joshi)发现,到本世纪中叶,北大西洋上的颠簸气流强度将增强 10% 到 40%。

“我们的研究结果表明,气候变化将让跨大西洋的航班更加颠簸,”两位教授在他们去年发表的一篇论文中写道。

正确预测天气只做了事情的一半。就算是在大晴天,空域拥堵、跑道起降能力有限,或者机械故障也会导致飞机延误。根据美国交通部的统计,在截至今年 6 月的过去一年里,只有 76% 的航班能在计划降落时间的 15 分钟以内落地,而这个比例在 10 年前是 79.4%。

而且航空公司还是会把天气预测错。8 月 9 日,天气预报员以为丹佛机场上空的一片雷雨云只会短暂存在,结果它盘踞了 3 个小时,盘旋在空中的飞机燃油不足,最后转而降落在了附近怀俄明州夏延市的科泉,以及犹他州的普洛佛(Provo)。

清理这类暴雨过后的机场、让飞机和机组回到正轨、乘客飞往预定目的地,都需要时间,西南航空(Southwest Airlines)签派组主管基恩·金(Gene Kim)把这种情况称为“两日余波(two-day hangover)”

“预测天气是件无情的活儿,”金说。“当预测失误的时候,许多人会吼过来。”

西南航空最近给它 600 架波音 737 中的 87 架配备了新的传感器,使它们可以通过测量空气中的水汽来确定雾的位置、云的形成和云底的高度。夏威夷航空(Hawaiian Airlines)正在研发在驾驶舱里显示的实时气象图,以便让机师也能看到和地面签派员一样详尽的气象信息。

航空公司自己也在更努力地去预测天气事件,而不只是对别人的信息做出反应。

2012 年,当飓风桑迪出现在美国东海岸的时候,航空公司提前几天就开始取消航班,给乘客充足的预警,为他们重新预定后续航班或者退票。

“我们的目的是,当不得不通知旅客取消航班时,尽早告诉他们,当他们还在家的时候就告诉他们,并尽早给他们提供重新定票的机会,”达美航空运行控制中心主管戴夫·霍尔茨(Dave Holtz)说。

预测的过程是在不断变化的。美国国家气象局(National Weather Service)使用的是位于弗吉尼亚州雷斯顿(Reston)的超级计算机 Tide 来做这件事,它有着每秒 213 万亿次的浮点运算能力——就是说它可以在一秒钟内进行 213 万亿次的运算。这台超级计算机的运算能力刚刚从每秒 90 万亿次提升到现在的水平,美国国家气象局现在正在从国会寻求资助,以便把它的运算能力提高到每秒 1950 万亿次。

气象学家也期待从 2016 年前开始发射的一系列新卫星,能让他们更好地观测低高度的云层和低能见度的环境,后者是私人飞机和通用航空致命事故的最大诱因之一。

像旧金山这样的城市将因此获益。它的晨雾常常让机场对两条跑道进行限制,只用其中一条起降。知道晨雾消散的确切时间,将帮助航空公司了解什么时候能指挥航班飞往旧金山,以避免延误的风险。

“观测越透彻,模型就越准确,”美国国家气象局的气象学家斯蒂夫·A·拉克(Steve A. Lack)在提到新一代卫星时说。“而这颗卫星会彻底改变现状。”


翻译 is译社

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