1859年8月28日那個沒有月亮的晚上,天空變得一片通紅。從紐英倫到澳洲,街上的人們都駐足仰望,不知道發生了甚麼事情。

後來人們才知道,這樣的美景原來是一場災難。那時候全世界賴以通訊的電報系統大面積被擊垮。一些電報發報員在收發電報操作的時候遭到電擊,另一些人看到電纜塔上冒出火花。電報通訊中斷了幾天。這是有歷史記錄以來最嚴重的一次太陽風暴事件。如此強度的太陽風暴如果發生今天,將導致大範圍停電、網絡中斷、衛星系統失靈等更多的問題,更不要說高強度的輻射對人體的傷害。

不像地球上的風暴,人們有一定的知識可以預報災難性風暴的到來,對於來自太空的風暴,何時到來以及其強度,都很難預料。

這正是麻省理工學院(MIT)航空航天系助理教授利納雷斯(Richard Linares)引領的團隊正在做的事情。這個團隊由地球空間科學、量化不確定性、軟件開發、管理、可持續發展等多個領域的專家組成,開發一套先進的電腦模型,從歷史觀測數據更好地預測諸如太陽的冠狀物質拋射(CMEs)、太陽風等太空等離子事件與大氣層互動後所產生的影響。

這是美國國家科學基金會(NSF)和美國太空總署(NASA)合作的「量化太空天氣不確定性」(SWQU)項目的一部份。麻省理工學院團隊憑藉他們提出的這套先進的軟件構架,獲得了300萬美元撥款。

利納雷斯說:「提高太空天氣預測能力是全國的需求,我們看到麻省理工學院有這樣的機會,把校內不同的專業特長結合起來解決這個問題。」

利納雷斯介紹說,他們將構建的軟件是一種強大、靈活的軟件平台,由多個模塊組合起來而成,方便地把來自世界各地各個研究組大量的觀測數據使用先進的計算工具集中起來消化、吸收後納入成為一個展現全球電離層、熱力系統的模型。這個平台還能不斷適應快速發展的新科技,並快速接納來自新項目的研究人員的貢獻。他們使用的是MIT開發的Julia的高性能編程語言,來自世界各地的研究人員都能按照他們的需要客製化軟件,貢獻他們的數據,而不用重寫程式。

項目成員之一應用數學教授愛德曼(Alan Edelman)說:「我很高興它用的是Julia,它已經快速發展成為機器學習所用的、以及不同的軟件合作很好用的語言,將在太空天氣預報應用方面起到重要的作用。」

利納雷斯說,這個軟件是基礎模型,未來在太空天氣預報能力和模型本身將同步發展。◇