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Lohengrin, 2009-10-11〈氣象預報點滴〉& SCFtw2, 2009-10-11〈獨腳強盜科普〉
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SCFtw2
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tina2008
albert8888
joycelinlin愷悅
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http://city.udn.com/57039/3648128

udn城市政治社會公共議題【青春鐵馬向前行】城市/討論區/

氣象預報點滴
2009/10/11 20:01 瀏覽283|回應13推薦2

Lohengrin
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龍冬子
SCFtw2

首先我要說, 對於氣象, 我不是專家, 但我做的工作和物理有點關係, 所以能在此做點科普.

公元2000年, 美國波士頓一個叫Clay的富翁捐出一大筆錢, 讓全世界數學家們提出最難和最重要的問題, 然後每個問題給一百萬美元的獎金.  數學家們討論後, 提出7個問題.  這件事, 當時轟動整個數學界, 被稱為世紀數學獎.  這7個問題中, 一個是關於Navier-Stokes方程的解.

所謂科學, 其實就是用數學寫下自然界的定律, 然後根據這些定律預測未來.  十八世紀牛頓發現他的三大定律和萬有引力定律.  有一天, 一顆彗星出現在天空.  他的同事哈雷把當時這顆彗星的位置和速度輸入牛頓方程, 然後對方程求解, 算出這顆彗星的軌道, 並根據計算結果預測它將在75年後回來.  哈雷的預測完全成功, 這個彗星從此被稱為哈雷彗星.

在原則上, 預測颱風也是這樣.  Navier-Stokes方程是把牛頓定律運用到流體的結果, 它在19世紀20年代定型, 它是流體力學的基礎, 也是氣象學的基礎.  要預測颱風, 就需要把颱風的現狀輸入這個方程, 然後對方程求解.  然而問題就出在此, 這個方程是非線性的, 非常難搞, 弄了一百多年, 到現在為止, 只能證明這個方程在短時間有光滑解, 換句話說, 連有沒有解, 到現在都沒辦法證明.  這個問題如此困難, 以致一百多年後, 還是世紀數學大難題.

不知大家記不記得, 上世紀八九十年代出了一批關於[混囤]的科普書籍, 講很多問題雖說物理原則都已經搞清楚, 但就是沒法做預測, 因為牽涉到的方程是非線性的, 而天氣預報正是這個現象的典型--Navier-Stokes方程是非線性的. 

當時這個東西在台灣也熱鬧了一陣子, 有很多這類書的翻譯本.  現在談到氣像預測, 卻沒人出來指出這點, 原因大概是當時看這些書的, 絕大多數人其實沒看懂, 或者沒有跟現實世界聯繫起來.  這也說明科普的困難.  如此熱鬧過的事情, 到現在卻船過水無痕.

既然這個方程解的存在性, 到現在還不能證明, 氣象學家們只好假定解存在.  這是非線性問題, 沒法直接解, 所以只好用數值計算法, 用大型電腦拼命算, 然後用衛星追蹤, 加上經驗, 不停地修正, 才能在短時間內, 大概對颱風的路線做出近似的預測.

煎茶委員加記者老爺們, 如果你們不知道Navier-Stokes方程是啥, 不知道這個方程在說啥, 最好還是不要去質詢氣象預報, 真要質詢也應該由台大/凊華的物理和氣象專家來質詢.

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修正
修改刪除 2009/10/12 00:02 推薦0


SCFtw2
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"一隻蝴蝶搧翅膀憑甚麼可能導致遠方的颶風?憑甚麼?憑的是種種稀奇古怪的數學方程式和五花八門的隨時會變動的原始氣象參數值,完全預期不到的"荒謬的"結果就是這樣產生出來的。"

修正為 ---
一隻蝴蝶搧翅膀怎麼可能導致遠方的颶風?我們怎麼知道有這個可能?我們憑的是種種稀奇古怪的數學方程式和五花八門的隨時會變動的原始氣象參數值,完全預期不到的"荒謬的"結果就是這樣產生出來的。

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引用者清單(2)
2009/10/12 09:52【123長短篇】那樣的人,才是濫用渾沌理論!刪除
2009/10/12 09:19【123長短篇】渾沌理論並非「一隻蝴蝶引發劇風」所以「無法預測」刪除
獨腳強盜科普
修改刪除 2009/10/11 23:52 推薦3


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文章推薦人 (3)

龍冬子
SCFtw2
Lohengrin

偶老羅主覡有知識,我副主覡獨腳強盜也來科普一下。

提出渾沌理論的是氣象名家勞倫玆,這理論轟動全球知識界,人人知道這半面地球某地的一隻蝴蝶搧搧翅膀可能三天後在地球的另一面某地引發颶風云云,臺灣香蕉共和國受過教育的人差不多也都知道的,不過奇怪的是這次氣象局預報八八颱風雨量失準惹出大是非的時候臺灣的文法藝術出身的知識人好像比較不會聯想到勞倫玆的這個"驚竦的"比喻。一隻蝴蝶搧翅膀憑甚麼可能導致遠方的颶風?憑甚麼?憑的是種種稀奇古怪的數學方程式和五花八門的隨時會變動的原始氣象參數值,完全預期不到的"荒謬的"結果就是這樣產生出來的。但是我們今天的能力還沒法做到隨時取得必要的原始氣象參數值,我們今天的超級電腦還跑得不夠快,可能那些方程式也並不完全"可靠",所以劇烈天氣的雨量預測就是不夠準,還可能非常不夠準。自然科學出身的知識人應該會從勞倫玆的那個比喻瞭解今天指責我們的氣象局颱風雨量預測不準乃是無理的苛求,文法商藝術出身的知識人如果腦子管用,想到這些也不難,不過那些喜歡讀科普然而腦子不大靈光的就成了"大是大非愚民"的中堅,民粹的領袖。歐美不大可能發生這種愚昧的指責,那是因為人家的知識人的整體程度高。話說完了~~~ ^++++++++++^

這些話我兩個月前就想說,不過我物理不行,不大敢說,今天物理好的偶老羅主覡打頭陣,我就搭順風車了~~~ ^_____^

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