現(xiàn)代數(shù)值天氣預(yù)報(bào)之父
——記美籍匈牙利數(shù)學(xué)和氣象學(xué)家馮?諾依曼

Th 賈朋群 張萌

現(xiàn)代數(shù)值天氣預(yù)報(bào)之父
——記美籍匈牙利數(shù)學(xué)和氣象學(xué)家馮?諾依曼

Th 賈朋群 張萌

1946年8月29—30日，在美國位于新澤西洲的普林斯頓大學(xué)的高級(jí)研究院，召開了一次對(duì)現(xiàn)代氣象學(xué)發(fā)展具有歷史意義的重要會(huì)議，這次被認(rèn)為是世界上第一次數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（NWP）學(xué)術(shù)會(huì)議的組織者和主持人，不是當(dāng)時(shí)著名的氣象學(xué)專家，卻是普林斯頓大學(xué)高級(jí)研究院的數(shù)學(xué)教授馮?諾依曼博士。在這次會(huì)議之后的幾年里，在馮?諾依曼博士的周圍，總是聚集著一支來自美國乃至世界各地最優(yōu)秀的氣象學(xué)家隊(duì)伍和電子工程師，他們的目標(biāo)只有一個(gè)：用剛剛誕生的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)做出準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)。這個(gè)目標(biāo)終于在1950年4月初，在世界上一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC（電子數(shù)字積分器和計(jì)算器）的輸出結(jié)果中實(shí)現(xiàn)。在以1949年1月31日觀測記錄為初值，進(jìn)行歐洲地區(qū)24小時(shí)數(shù)值預(yù)報(bào)的試驗(yàn)中，數(shù)值預(yù)報(bào)首獲成功。計(jì)算機(jī)輸出的結(jié)果將位于歐洲西部的風(fēng)向轉(zhuǎn)換和反映大氣斜壓特征的低槽延伸現(xiàn)象都正確地進(jìn)行了預(yù)報(bào)。馮?諾依曼博士用他數(shù)學(xué)家的頭腦，戰(zhàn)略家的韜略，在不長的時(shí)間里，幫助氣象學(xué)家完成了至少從20世紀(jì)初開始的夢(mèng)想：用物理定律計(jì)算和預(yù)報(bào)天氣，而他本人，無論他是否在意，也成為氣象學(xué)家隊(duì)伍中令人尊重和自豪的人物。

約翰?馮?諾依曼（John von Neumann，1903—1957年，圖1）1903年12月28日出生于匈牙利首都布達(dá)佩斯，他是當(dāng)?shù)匾晃恍∮谐删秃兔麣獾你y行家家中的第一個(gè)男孩，神采奕奕的父親在他出生前，就花錢為他買了個(gè)頭銜，諾依曼家族的后代也就首次獲得馮?諾依曼的姓氏。馮?諾依曼沒有辜負(fù)父親的苦心，從小就表現(xiàn)出其他孩子想都不會(huì)想的數(shù)學(xué)天賦。一次，母親漫無目的看著前方時(shí)，只有6歲卻可以心算兩個(gè)8位數(shù)乘除法的馮?諾依曼感到奇怪，就問到：“媽媽你在算什么？”，他幼小的心里幾乎所有一切都和數(shù)有關(guān)系。除了數(shù)學(xué)，馮?諾依曼8歲時(shí)還迷上了歷史，家中44卷本的大學(xué)歷史全書被他通讀了一遍，似乎是向人證明他的大腦會(huì)在邏輯數(shù)學(xué)和社會(huì)應(yīng)用兩個(gè)領(lǐng)域顯示才智。馮?諾依曼的天生數(shù)學(xué)天賦很令父母吃驚，但他們始終鼓勵(lì)自己的孩子全方面發(fā)展，特別是培養(yǎng)他良好的人格。

1914年，剛剛10歲的馮?諾依曼就進(jìn)入大學(xué)預(yù)科班學(xué)習(xí)，但由于一次大戰(zhàn)的爆發(fā)，馮?諾依曼隨全家離開匈牙利，雖然學(xué)習(xí)受到影響，但在戰(zhàn)后參加結(jié)業(yè)考試時(shí)，他還是以優(yōu)秀的成績畢業(yè)。1921年馮?諾依曼17歲時(shí)，他的第一篇數(shù)學(xué)研究論文在德國數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)雜志上發(fā)表，就在這一年，他還和父親達(dá)成一致，除了數(shù)學(xué)還要學(xué)習(xí)化學(xué)。于是馮?諾依曼進(jìn)入柏林大學(xué)，兩年后又轉(zhuǎn)入蘇黎世大學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)工程。與此同時(shí)，頭腦靈活的馮?諾依曼沒有忘記自己最衷愛的數(shù)學(xué)，他還在布達(dá)佩斯大學(xué)注冊(cè)了數(shù)學(xué)博士課程。然而，身在蘇黎世的馮?諾依曼并不聽數(shù)學(xué)課，只是按時(shí)參加考試。1926年，22歲的馮?諾依曼同時(shí)獲得了化學(xué)工程學(xué)學(xué)士和數(shù)學(xué)博士學(xué)位。獲得學(xué)位后，馮?諾依曼來到哥廷根大學(xué)，成為著名數(shù)學(xué)家希爾伯特的助手，1927－1929年又成為柏林大學(xué)和漢堡大學(xué)的兼職講師。在此期間，他致力于研究數(shù)理邏輯、集合代數(shù)和集合論等純數(shù)學(xué)理論，取得了公認(rèn)的成績。1927－1929年，馮?諾依曼以每個(gè)月發(fā)表1篇論文的速度在所研究的領(lǐng)域獲得許多成果，到1929年論文累計(jì)達(dá)到了32篇。他還積極參加各種學(xué)術(shù)活動(dòng)，成為國際數(shù)學(xué)界知名的人物。1929年末，馮?諾依曼得到美國普林斯頓大學(xué)的邀請(qǐng)，對(duì)方希望通過邀請(qǐng)歐洲最優(yōu)秀的數(shù)學(xué)家赴美國工作，刺激美國的數(shù)學(xué)界。1930年，馮?諾依曼首次赴美，成為美國普林斯頓大學(xué)客座講師。1933年，33歲的馮?諾依曼博士成為著名的普林斯頓大學(xué)高級(jí)研究院聘任的包括愛因斯坦在內(nèi)的6位教授中最年輕的一位。1937年，馮?諾依曼加入了美國國籍，同時(shí)因?yàn)樗跀?shù)理邏輯和量子力學(xué)方面突出的

這些氣象界“大腕”和當(dāng)局的所謂主流觀點(diǎn)，卻在馮?諾依曼項(xiàng)目取得成功，并從9年之后的1955年開始，陸續(xù)成為各國天氣預(yù)報(bào)的主要手段的事實(shí)面前不攻自破。

研究工作，成為美國科學(xué)院院士。

圖1 約翰?馮?諾依曼（John von Neumann，1903—1957年）

正是從1933年任普林斯頓大學(xué)教授開始，馮?諾依曼將自己的研究領(lǐng)域逐漸從純數(shù)學(xué)向應(yīng)用數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換，開始在腦子里醞釀研制計(jì)算機(jī)的計(jì)劃。1937年馮?諾依曼作為顧問，開始與美國軍方彈道研究實(shí)驗(yàn)室合作，針對(duì)彈道的研究面臨很多計(jì)算問題，更加堅(jiān)定了他要通過構(gòu)建計(jì)算機(jī)代替人類完成科學(xué)計(jì)算的任務(wù)決心。而當(dāng)時(shí)在數(shù)學(xué)界，更多的數(shù)學(xué)家沉溺于數(shù)學(xué)方程完整解的研究，對(duì)數(shù)學(xué)計(jì)算很是輕視，對(duì)計(jì)算機(jī)更認(rèn)為那不過是更大更快的計(jì)算器而已。從小就對(duì)數(shù)學(xué)，尤其是數(shù)字計(jì)算特別敏感的馮?諾依曼卻越來越清晰地認(rèn)識(shí)到計(jì)算機(jī)高速和準(zhǔn)確的計(jì)算，不但會(huì)給數(shù)學(xué)家，還會(huì)給自然科學(xué)各學(xué)科帶來想不到的結(jié)果和突破。1944年，馮?諾依曼來到賓夕法尼亞大學(xué)摩爾工程學(xué)院，正式成為美國第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī)ENIAC（圖2、圖3）研制項(xiàng)目的顧問，他也因此被譽(yù)為現(xiàn)代數(shù)值分析——計(jì)算數(shù)學(xué)的締造者之一（鏈接-1）。1945年末，他成功地說服了高級(jí)研究院主任和理事會(huì)，在名義上和財(cái)政上（撥款10萬美元，而當(dāng)時(shí)的美國無線電公司也僅值10萬美元）支持ENIAC項(xiàng)目。

馮?諾依曼大約在1945年末或更晚些時(shí)候，注意到了氣象領(lǐng)域。他很快就意識(shí)到，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)是計(jì)算機(jī)在數(shù)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域面臨的最重要的挑戰(zhàn)之一。1946年5月，他向美國軍方提出建議，在項(xiàng)目內(nèi)成立氣象組，同樣期待著更為準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)的美國軍方非常明智和快速地支持了馮?諾依曼的建議，從1946年7月開始支持和ENIAC項(xiàng)目捆綁的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)計(jì)劃。于是，包括羅斯貝、查尼等一批美國當(dāng)時(shí)最有思想的氣象學(xué)家，通過文章開始講述的那次有重要?dú)v史意義的會(huì)議走到了一起（鏈接-2），并且取得了不僅在氣象科學(xué)領(lǐng)域，而且在應(yīng)用數(shù)學(xué)和自然科學(xué)都具有劃時(shí)代意義的成果。

1946年，羅斯貝在給賴克爾德弗的信中，更加深刻地認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)了馮?諾依曼氣象項(xiàng)目的意義。曾經(jīng)在1942年和馮?諾依曼一起討論過預(yù)報(bào)問題的羅斯貝寫到：“在某些情形下，馮?諾依曼的工作可以比肩數(shù)學(xué)在處理電力學(xué)線性微分方程中的成功以及量子力學(xué)中數(shù)學(xué)在處理流體動(dòng)力學(xué)非線性微分方程中的失敗，他表現(xiàn)出這樣的自信，即后者在計(jì)算機(jī)輔助的數(shù)值實(shí)驗(yàn)將帶來不僅僅是實(shí)際上，更是數(shù)學(xué)上的進(jìn)步?！痹谶@里，羅斯貝意識(shí)到，馮?諾依曼可能帶來的數(shù)值實(shí)驗(yàn)的方法，一方面能讓科學(xué)家避免在似乎完美的數(shù)學(xué)定律面前，面對(duì)實(shí)際問題無計(jì)可施；另外，也能從數(shù)值實(shí)驗(yàn)中，審視用微分方程或方程組表示的所謂自然規(guī)律是否真的很完美，其不足可能在數(shù)值實(shí)驗(yàn)中被昭示。馮?諾依曼的這一思想，被稱為“啟發(fā)式計(jì)算”，它從60年代開始，被更多的氣象學(xué)者認(rèn)識(shí)到并逐漸成為氣象學(xué)科最先構(gòu)筑的標(biāo)準(zhǔn)方法。數(shù)值模式也從單一的天氣預(yù)報(bào)被賦予更多和更加豐富的職能，可以說數(shù)值模式的研制和應(yīng)用，改變了氣象學(xué)科的面貌，數(shù)值實(shí)驗(yàn)的開展，使得理論得以拓展，而更加合理和準(zhǔn)確的理論或計(jì)算方案，又在不斷改進(jìn)著數(shù)值天氣預(yù)報(bào)?？梢哉f數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的成功隨后帶來的一系列改進(jìn)，例如，大氣運(yùn)動(dòng)偏微分方程數(shù)值解、數(shù)值模式各種近似和參數(shù)化等，都見證了大約70年前馮?諾依曼的初衷和羅斯貝的洞察。

圖2 世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)——ENIAC

圖3 馮?諾依曼（右）和同事Robert Oppenheimer（左）在位于普林斯頓的高級(jí)研究所第一臺(tái)計(jì)算機(jī)前

1955年，一直關(guān)注數(shù)值天氣模式進(jìn)展的馮?諾依曼，在一次會(huì)議上總結(jié)了數(shù)值氣象研究的3個(gè)方向：即短期天氣預(yù)報(bào)（1～14天）、長期預(yù)報(bào)和大氣環(huán)流模擬。其中大氣環(huán)流研究會(huì)因?yàn)橛?jì)算的加入而更加有效。然而，就在這年夏天，X射線檢查說明在工作中容易感到疲勞的馮?諾依曼患有癌癥，18個(gè)月以后的1957年2月8日，年僅53歲的馮?諾依曼英年早逝，令人痛惜不已。回顧馮?諾依曼一生的科學(xué)事業(yè)，與

集合論、量子理論及應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的對(duì)策論等多項(xiàng)數(shù)學(xué)理論的創(chuàng)立，以及在氫彈等核武器研究中的巨大貢獻(xiàn)相比，組織和實(shí)施數(shù)值天氣預(yù)報(bào)僅是他一生學(xué)術(shù)成就的很小一部分，甚至只是一段插曲而已。然而，正是由于這項(xiàng)工作，馮?諾依曼和一組優(yōu)秀的氣象學(xué)家一起改變了天氣預(yù)報(bào)的歷史。他在這項(xiàng)研究中提出并解決了計(jì)算機(jī)程序編制問題，即讓快速運(yùn)轉(zhuǎn)的計(jì)算機(jī)自己讀懂用所謂接近計(jì)算公式的“高級(jí)語言”編寫的計(jì)算指令。馮?諾依曼是現(xiàn)代數(shù)值分析中計(jì)算數(shù)學(xué)的締造者之一，他以數(shù)值天氣預(yù)報(bào)為突破口，對(duì)非線性方程的離散化及計(jì)算穩(wěn)定性等重要的數(shù)學(xué)應(yīng)用問題，形成了一套理論和解決方案，其應(yīng)用價(jià)值和受益領(lǐng)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)不局限于氣象科學(xué)。

回顧馮?諾依曼及其領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)，在開啟了數(shù)值天氣預(yù)報(bào)成功之門的歷程中，在幾次需要科技創(chuàng)新和環(huán)境引領(lǐng)的時(shí)候，馮?諾依曼個(gè)人的超人智慧和協(xié)調(diào)能力，在保證氣象項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)支持、在高級(jí)研究所成功立項(xiàng)、確保第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)資源用于氣象預(yù)報(bào)試驗(yàn)以及在全球范圍吸納最優(yōu)秀和適合的氣象學(xué)者加入其中等方面，都起到了不可替代的作用。馮?諾依曼個(gè)人，無論是科學(xué)層面還是在技術(shù)路線上，也無愧于領(lǐng)軍者的角色。首先，在電子計(jì)算機(jī)研制階段，就著手思考其應(yīng)用價(jià)值并成功地與氣象結(jié)合起來，是馮?諾依曼這位“全能型”科學(xué)家最難得的思想①作為計(jì)算數(shù)學(xué)創(chuàng)始人的馮?諾依曼，在介入電子計(jì)算機(jī)項(xiàng)目之初，就明確了其目的之一就是“要用一個(gè)實(shí)際的科學(xué)問題，展示計(jì)算機(jī)潛在的革命性力量”。雖然他最早找尋的領(lǐng)域并非氣象，瞄準(zhǔn)的是包括彈性力學(xué)和塑性力學(xué)理論、光學(xué)、電動(dòng)力學(xué)以及原子和分子的量子理論等。他最終選擇氣象，可以說既是氣象界的幸運(yùn)，也是他本人最大的“勝算”之一，因?yàn)閿?shù)值天氣預(yù)報(bào)推進(jìn)了一個(gè)學(xué)科并使大眾受益，也是這位科學(xué)巨匠辭世前最關(guān)心的科學(xué)問題之一。。正是這一點(diǎn)，使得“一戰(zhàn)”期間理查森的計(jì)算天氣之夢(mèng)是一個(gè)人在“單打獨(dú)斗”，變?yōu)椤岸?zhàn)”前后數(shù)值天氣預(yù)報(bào)實(shí)踐成為美國軍方支持和科學(xué)界、輿論關(guān)注的事件，也讓一直在美軍方操控下的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，為NWP成功做出了貢獻(xiàn)。

再有，馮?諾依曼在加入ENIAC項(xiàng)目之初，就一直思考計(jì)算機(jī)的“編程”問題。1945年6月，他的《EDVAC報(bào)告》初稿，第一次完整和詳盡闡述了數(shù)字計(jì)算機(jī)編程的概念。正是他最先賦予的計(jì)算機(jī)“編程”能力，讓依據(jù)物理偏微分方程反復(fù)和循環(huán)計(jì)算天氣演變的數(shù)值預(yù)報(bào)模式方程，得以在電子計(jì)算機(jī)里持續(xù)演算。

馮?諾依曼一生涉獵領(lǐng)域眾多，但他的主要研究領(lǐng)域數(shù)學(xué)、物理，尤其是流體動(dòng)力學(xué)只是他感興趣的領(lǐng)域之一。這樣的全學(xué)科的科學(xué)家，在氣象科學(xué)的重大突破過程中，其“領(lǐng)袖”的作用是不可替代的。尤其難得的是，NWP項(xiàng)目中，馮?諾依曼借助了當(dāng)時(shí)以查尼為代表的，最具活力、年輕和創(chuàng)新能力極強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)。正是這樣的組織架構(gòu)，才讓NWP作為20世紀(jì)下半葉氣象領(lǐng)域最為重要的擴(kuò)展領(lǐng)域之一，持續(xù)發(fā)展下去。其中，查尼在NWP成功的第二年（1951年），就洞察到和提出利用理查森所用的“原始方

鏈接-1 ENIAC項(xiàng)目和馮·諾依曼

ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）是電子數(shù)值積分計(jì)算機(jī)的縮寫，簡稱為伊尼亞克，是世界上第一臺(tái)通用電子計(jì)算機(jī)。在二戰(zhàn)期間，美國軍方資助了ENIAC項(xiàng)目，其設(shè)計(jì)和建造合同在1943年6月簽訂，實(shí)際的建造在7月以“PX項(xiàng)目”為代號(hào)秘密開始，在賓夕法尼亞大學(xué)穆爾電氣工程學(xué)院進(jìn)行。建造完成的機(jī)器在1946年2月14日公布，并于次日在賓夕法尼亞大學(xué)正式投入使用。ENIAC包含了17468個(gè)真空管、7200個(gè)晶體二極管、1500個(gè)繼電器、10000個(gè)電容器，還有大約五百萬個(gè)手工焊接頭。它的重量達(dá)27噸，體積大約是2.4m×0.9m×30m，占地167m2，耗電150千瓦，其計(jì)算速度較之前的計(jì)算器提高了1000倍，其可編程能力也令科學(xué)家們激動(dòng)不已。ENIAC在1946年11月9日關(guān)閉，并在1947年轉(zhuǎn)移到了馬里蘭州的阿伯丁試驗(yàn)場。1947年7月，它在那里重新啟動(dòng)，繼續(xù)工作到1955年10月。

ENIAC為美國軍方的彈道研究實(shí)驗(yàn)室（BRL）所使用，但其最初的應(yīng)用不僅局限于彈道的計(jì)算，也用于天氣預(yù)報(bào)、原子能量計(jì)算、熱燃燒、隨機(jī)數(shù)研究、風(fēng)洞涉及等其他領(lǐng)域。其中，在計(jì)算天氣方面的應(yīng)用，與ENIAC的主要貢獻(xiàn)者馮·諾伊曼有直接的聯(lián)系。

1944年，在洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室研究氫彈的馮·諾伊曼，在ENIAC項(xiàng)目進(jìn)行了一年后注意到這臺(tái)計(jì)算機(jī)，以他的敏感，他所在的實(shí)驗(yàn)室隨后深入?yún)⑴c了ENIAC項(xiàng)目，以至于對(duì)ENIAC的第一次測試運(yùn)行是計(jì)算氫彈相關(guān)數(shù)據(jù)。

隨后來到位于普林斯頓高級(jí)研究所的馮·諾伊曼，將該項(xiàng)目研制的重要目的之一定為，用一個(gè)實(shí)際的科學(xué)問題，展示計(jì)算機(jī)潛在的革命性力量。這時(shí)他的目光投向了氣象。1946年，就在ENIAC研制成功之際，他也在高級(jí)研究所建立了氣象項(xiàng)目。到1956年氣象項(xiàng)目結(jié)束時(shí)，馮·諾伊曼開始時(shí)的所有預(yù)期，都伴隨數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的成功得以實(shí)現(xiàn)：即項(xiàng)目表面，基于物理定律的數(shù)值算法可以用于預(yù)報(bào)大尺度大氣運(yùn)動(dòng)，借此進(jìn)行的天氣預(yù)報(bào)。準(zhǔn)確性與預(yù)報(bào)員水平相當(dāng)。計(jì)算機(jī)能使這種計(jì)算足夠快和準(zhǔn)確，從而用于天氣預(yù)報(bào)。

程”模式進(jìn)行NWP的可行方案及其帶來的預(yù)報(bào)技巧的提升。

此外，在這樣的過程中，馮?諾依曼的“非氣象學(xué)者”身份，也幫助了團(tuán)隊(duì)不顧當(dāng)時(shí)美國“主流”學(xué)者的觀點(diǎn)，堅(jiān)持進(jìn)行數(shù)值預(yù)報(bào)實(shí)踐。就在本文開始描述的普林斯頓會(huì)之后4個(gè)月，1946年12月在芝加哥大學(xué)召開的一次氣象學(xué)術(shù)會(huì)上，作為會(huì)議主題之一討論了數(shù)值天氣預(yù)報(bào)問題，但會(huì)議給出的結(jié)論卻是“目前構(gòu)建數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)的時(shí)機(jī)還不成熟”，會(huì)議給出的主要原因是，這樣的預(yù)報(bào)基于“粗燥的”（brutal assault）大氣運(yùn)動(dòng)方程，后者中的地轉(zhuǎn)項(xiàng)和其他項(xiàng)比較要大得多，但其他項(xiàng)也對(duì)天氣變化起重要作用。同月舉行的另一次會(huì)上，美國氣象學(xué)會(huì)主席也指出：完全基于正確的物理定律的客觀預(yù)報(bào)方法目前還遙不可及。美國加州理工學(xué)院年輕氣象學(xué)者埃利奧特（Robert D Elliott）甚至模仿理查森的做法，通過簡化算法，寫成名為《計(jì)算的天氣預(yù)報(bào)》于1943年提交給美國氣象局，但是當(dāng)局對(duì)這位熱心探索的青年氣象學(xué)家的創(chuàng)新實(shí)踐，卻沒有任何表示。然而，這些氣象界“大腕”和當(dāng)局的所謂主流觀點(diǎn)，卻在馮?諾依曼項(xiàng)目取得成功，并從9年之后的1955年開始，陸續(xù)成為各國天氣預(yù)報(bào)的主要手段的事實(shí)面前不攻自破。

本文由2012年中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)學(xué)會(huì)能力提升專項(xiàng)（優(yōu)秀科技社團(tuán)獎(jiǎng)）項(xiàng)目資助。

（作者單位：中國氣象局氣象干部培訓(xùn)學(xué)院）

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鏈接-2 數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（NWP）的發(fā)端

1945年底，有著“電視之父”稱號(hào)的，俄裔美國人Vladimin Zworykin和有著“計(jì)算機(jī)之父”稱號(hào)的馮·諾伊曼見面，后者講述了如果將初步研制成功的電子計(jì)算機(jī)用于天氣預(yù)報(bào)，將會(huì)帶來什么樣的改變。主要關(guān)注人工影響天氣，但對(duì)于在電視節(jié)目里及時(shí)向觀眾預(yù)告天氣變化也感興趣的Zworykin，聽取了馮·諾伊曼的建議，決定支持馮·諾伊曼的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)項(xiàng)目。讓二人一拍即合的根源還在于，他們共有一個(gè)夢(mèng)想，就是讓電視和電子計(jì)算機(jī)以某種形式聯(lián)系在一起，而天氣的演化和預(yù)報(bào)，正是聯(lián)系電視和電子計(jì)算機(jī)的最好應(yīng)用領(lǐng)域。二人隨后共同參加了美國氣象學(xué)會(huì)的年會(huì)，作為“外行”，他們?cè)跁?huì)上靠近了氣象學(xué)者，和他們共同感悟和領(lǐng)會(huì)氣象學(xué)者們的工作，從而找尋進(jìn)一步的靈感。

正是這次會(huì)面，讓馮·諾伊曼堅(jiān)定了用計(jì)算機(jī)開展天氣預(yù)報(bào)的信念。1946年初，他先和羅斯貝的研究團(tuán)隊(duì)取得了聯(lián)系，找尋數(shù)值天氣預(yù)報(bào)之路。后者向馮·諾伊曼解釋了為什么緯向平均的動(dòng)力模式無法工作，進(jìn)而建議馮·諾伊曼用Victor Starr在1941年提出的正壓模式。然而，后者當(dāng)時(shí)并不滿足較為簡單的正壓方法，依靠新研制出來的電子計(jì)算機(jī)，他希望能夠更加準(zhǔn)確，或者說盡可能少地采取近似的方法計(jì)算天氣的演化。

1946年夏，本文開始描述的對(duì)NWP具有歷史意義的會(huì)議在普林斯頓召開。然而，會(huì)后很長一段時(shí)間，項(xiàng)目組毫無進(jìn)展。而在這關(guān)鍵時(shí)候，曾經(jīng)參加了普林斯頓會(huì)議，并在會(huì)上提出了用少數(shù)幾層來表示整個(gè)大氣的垂直結(jié)構(gòu)思想的查尼，在前往挪威的途中訪問了芝加哥，從而與項(xiàng)目組建立了更加緊密的聯(lián)系。后來加入這個(gè)團(tuán)隊(duì)的查尼，參考了1922年理查森用手算預(yù)報(bào)天氣實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，確定了第一次用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行預(yù)報(bào)試驗(yàn)采用J. Bjerknes的趨勢方程的方案。最終，在1948—1949年間，借助馮·諾伊曼在計(jì)算機(jī)上“存儲(chǔ)程序”，即編程，項(xiàng)目組利用一個(gè)一層正壓過濾模式，歷史上第一次利用位于馬里蘭美軍基地的世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC，進(jìn)行了24h天氣預(yù)報(bào)。預(yù)報(bào)的區(qū)域和格點(diǎn)分布在圖中給出。