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數學模式、氣象科學與颱風研究

這個演講是由大氣系的郭鴻基教授主講
他從流體力學的渦旋講到颱風再拉到目前吵得很凶的暖化問題
雖然他只有把方程式列出來稍微點一下物理意義
沒有詳細介紹,不過都是微分方程!!!
看來數學真的是科學的共通語言,就像程式語言一樣好用
兩者都是研究的利器啊!


他說道,雖然目前颱風的強度預估能力依然只有四十年前的水準
但是未來的移動方向與位置已經有大幅的進展,但仍有幾十公里(忘了數據)的誤差
雖然是這樣,還是被批的很慘,尤其是上次颱風的慘況


他也提到,渦旋這個東西在流體上很特別
其中有一張投影片是放兩張全世界的氣壓預測梯度圖(應該是吧??他沒有仔細說明)
一張是沒有颱風的,全世界幾個重要的預測站所預測的結果幾乎一致
但是東南亞一旦出現一個颱風,所有預測站的預測結果都大不相同
由此可以看到一個小小的渦旋可以對全世界的流體影響這麼巨大
也代表著目前的數學模型也還有待改進


另外有幾個影片蠻有趣的
其中一個是在電腦上模擬一個平面本來有很多個棋盤狀排列的小渦旋
每個小渦旋旋轉方式又分為逆時鐘和順時鐘
經過一段時間後小渦旋會消失而剩下幾個大渦旋
也就是所謂的藤原效應(應該是吧?他沒有肯定的說,只有提到)
如果在模擬的平面上給予地形起伏的話
不同旋轉方向的渦旋會分別佔據高地處和低窪處
結果就和地形起伏分佈完全一致!真是有趣!


接著說到暖化和近年颱風變強的一些問題
其實說道這個就牽扯到科學數據資料上的問題
他提到,目前說的確正在全球暖化
但是,全球暖化是人類造成的,還是自然發生的呢?
一個有趣的真實事件,1970年代,曾經出現地球即將進入下一個冰河期的報導
還上了Time雜誌的封面,但是現在證實完全沒有進入冰河期
當時會判斷即將進入冰河期的原因是那幾年的平均溫度比以前的歷史記錄還低
而且有逐漸下降的趨勢,但是做這個判斷有幾個問題
一方面這是做外差預測,所以幾乎沒有準確性可言
另外如果只與近一百年的溫度作比較,這樣的資料量太少,很容易造成誤判
他用一個圖表來證明
這個圖表有兩條曲線,一條是太平洋的溫度曲線,一條是颱風強度的曲線
大約四分之三兩條曲線走向幾乎是一致的
但是最後四分之一完全不同,如果用整張圖來算相關係數只有0.4多
但是只有前面四分之三的數據來算卻高達0.9多!
這代表著使用較少的數據來做判斷容易造成誤判
因此他認為,應該要看長期的氣象資料才能作判定
不過這又衍生出另一個問題
以前科學不發達,所留下的資料解析度完全比不上現在
比如說颱風的數量,以前沒有像現在這麼發達的衛星
所以沒有入侵地面而留在海面上就消失的颱風可能沒有記錄
因此有現在颱風越來越多的假象
另外就是平均溫度的問題,以百年前的溫度有些是現在測量某些東西後做推測的
所以也不準確,這邊他也放出幾張圖,每張圖的time scale都不同
如果從最大的time scale 來看(應該單位十萬年吧??)
發現平均溫度其實是類似sin的起伏,不過沒有這麼規律就是
而且高低溫度一下就差六度!
隨著time scale逐漸縮小到最近一百年,高低溫度差其實只有0.6度
感覺起來好像不嚴重,但是有人會說,現在只有幾十年內溫度就上升很多
不就是嚴重暖化的證據嗎?不過這項比較是以幾百年,甚至幾千年的資料而得
但問題是幾百年幾千年的資料解析度,或者說精準度有和現在一樣高嗎?
剛剛說道,有些資料是現在做測量後往回推算的
說不定推算出來上升的速度沒這麼快,但實際上卻比現在快呢?
畢竟一切都是推算的,並不是有人回到過去以現在精準的儀器去測量得知
所以這推論其中藏有問題,關鍵就在人們怎麼去解釋資料
但最後還是無法肯定現在的暖化到底是人為的還是自然的
不過可以確定的是,保護地球依然是要做的
不然等到證實是人為的就太慢了!


真是一場精彩的演說,害我下學期有點想去旁聽流體的課了
但不知道聽不聽的懂就是


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