Re: [討論] 關於高低層分離

看板TY_Research作者 (Mark)時間8年前 (2015/10/02 17:29), 編輯推噓4(4037)
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※ 引述《s93015a (水瓶珩)》之銘言: : ※ 引述《mark0204 (Mark)》之銘言: : : 這就是我會想回這篇文章的重點了 : : 「渦旋在流體中不斷掉」 : : 在絕熱、無摩擦、水平尺度遠大於垂直尺度的「假設下」 : : (我依稀記得這好像是淺水方程的假設?不太確定......) : : 這論點應該可以成立 : : 但是這系列討論,主要是針對最近的杜鵑颱風西行過山的實際天氣分析 : : 上段三點假設皆難以成立 : : 也就是說,實際發生的天氣跟理論簡化下的推論,已經有明顯的差異存在 : 再次建議複習一下向量分析。「渦旋在流體中不斷掉」這個理論的必要條件很簡單,就是 : 三維空間中片段連續可微的速度場,而這個條件剛剛好就是可以分析渦旋的必要條件,故 : 只要可以分析渦旋,渦旋在速度場連續可微的空間中就可以繼續延伸而不會斷掉,一直到 : 速度場不再連續可微為止 這部份已有相關回文,加上我的數學蠻爛的 就留給其他部份討論吧...... : : 有興趣的話,可以參考 Peng等(2012,Mon. Wea. Rev.)的論文 : : 這篇是在分析西行颱風過山的「不連續路徑」 : : 其中(我不會上色,就把重點以 ~ 標記) : : 「Before the surface center of a tropical cyclone crosses the CMR, a : : ~ : : secondary cyclonic vortex or low pressure center may appear on the : : ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ : : opposite side of the CMR. If the original surface center of the tropical : : ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ : : cyclone vanishes during the crossing and the secondary center : : ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ : : subsequently becomes the dominant surface center, the surface track of : : ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ : : the tropical cyclone is discontinuous (see Fig. 1b for some examples). : : Otherwise, the surface track is continuous unless the whole tropical : : cyclone completely dissipates over the island.」 : : 也就是說,西行過山颱風,可能先出現渦旋高低層分離(上層過山,下層滯留消散) : : 過山後,再出現另一個地面中心(次中心) : : 所以,應該有高低層渦旋分離的現象出現 : : 至於原地面中心與新生的地面次中心,也可以說成兩個渦旋 : : 但是實務上,並不會因此而定義為兩個颱風...... : 我不敢說實際上發生什麼事,但如上所說,若可以分析出渦旋如下圖: : ↑ : ↑ : 我們應該問的是:各個箭頭的兩端為什麼斷掉了呢?為什麼不繼續延伸了呢? : 原因可能是在往下就是地面了(不再連續可微),或是觀測資料不足,難以分析了,然而, : 若原因是後者,我們心中應該想到,此渦旋必然可以繼續延伸,但我們需要更多觀測資料 所以我們需要更多資料的分析 才能斷定到底是「高低層分離」,還是渦旋傾斜且繼續延伸 (另一部份,與下段一起回覆) : : 請參考 Chang等(1998,Mon. Wea. Rev.) : : 或者在台大總圖找 侯喜真(1998,博士論文) : : 垂直方向傾斜,是因為中緯度天氣系統的主要能量來源為斜壓能量轉換 : : 但是若天氣系統的能量來源主要不是由斜壓能量轉換而來,就不一定會傾斜 : : 上述兩篇文章提到的其他方式(潛熱釋放、對流層頂折疊、垂直重疊) : : 以位渦的分析圖去看,就會很容易分辨出來這幾類於垂直方向上的差異 : : 是否是我「曲解」,看你怎麼認為啦 : : 原文討論這部份,主要是對於「渦旋在流體中不會斷掉」的「註」 : : 就如同我第一段的回覆 : : 我是想再次提醒「簡化後的理論基礎」與「實際發生」的差異 : : 最後,在多回一下:我個人並不認為「高低層分離」一詞有不妥 : : 因為你似乎已經認定這個杜鵑颱風過山時,高低層是傾斜的(希望我沒解讀錯) : : 但是就我前面提及的Peng等(2012,Mon. Wea. Rev.)的論文 : : 西行颱風的確可能出現高低層分離,而使得颱風路徑呈現不連續 : : 我不太相信杜鵑颱風在過山時是傾斜的...... : : 因為有傾斜的話,表示地形東側低層的渦旋留在原處,而高層渦旋持續西移 : : 當高層渦旋中心移至台灣海峽時,地面渦旋中心會在哪裡? : : Mark : 最後,請mark大大注意對文字的理解,別再曲解人意了 : 當有人說『只要某條件成立,某理論就成立』時,就表示該理論的成立不需要其他條件, : 不要自己亂加什麼絕熱無摩擦 : 還有我從來沒有想要討論渦旋過山,我心中非常清楚這是個難題,但我知道當有人分析出 : 斷掉的渦旋時,我們應該搞清楚這樣的分析結果來自邊界條件或資料不足,不是物理上真 : 的斷掉 「只要某條件成立,某理論就成立」,「就表示該理論的成立不需要其他條件」? 這真的是你的認知嗎? 我對於「只要某條件成立,某理論就成立」這句話的認知是: 該理論的成立,是建立在該條件成立的基礎之下 而不是「不需要其他條件」 看來這部份,已經跟曲不曲解無關了...... 好吧,原來你「從來沒有想要討論渦旋過山」,這也ok 不過我好奇的是,為何你會寫出: 「『高低層分離』是大氣科學學術領域最常被濫用的用語之一」、 「高低層分離最常被濫用於形容渦旋結構」、 「『高低層分離』這個用詞不妥,因為他影響到我們的思維,也影響到我們的溝通」 而當我們都理解「邊界條件或資料不足」時 為何又可以推論出「不是物理上真的斷掉」這樣確定的結論? 最後,我想表達的是: 不論是實務上的分析,或者相關研究(這系列討論文我所列出的期刊論文) 皆顯示渦旋在某些條件下,於垂直方向上的確可能出現高低層分離的現象 Mark -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 140.112.67.13 ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/TY_Research/M.1443778188.A.FE1.html

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關於『只要...就』這個句型的意義,只能請大家評理
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推論出『不是物理上真的斷掉』假設了大氣流場連續可
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微,當然也是可以試著推翻這個啦(抱歉我把這個假設)
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(隱含在想法中沒有說出來)
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大氣流場連續可微有點像是commen sense,不是說不能
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推翻,只是大多數人都這麼認為
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也許哪天大家拋開這種思維,就可以不認為渦旋不斷了
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我剛剛想到,只要大氣中有一部份接近真空,使得空氣
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分子平均自由路徑(mean free path)大於我們所關心的
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空間尺度(渦旋的寬度),那麼『連續可微』這個假設就
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不再有效了
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除非有人在他們聲稱『渦旋斷掉』的地方觀測到真空
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否則我還是願意擁抱『連續可微』的假設
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畢竟流體力學是我們研究大氣動力的重要工具
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假如不是連續兩次可微,『渦度平流』的觀念也不成立
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不過謝謝mark大大的提點,『渦旋在流體中不會斷裂』
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不該說得如此斬釘截鐵
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這跟mean free path沒關,應該和eddy viscosity和
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eddy kinetic energy決定的長度尺度有關,比這個尺
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度還小的(在數值方法上)就只能用diffusion模擬,因
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此我們不能也無法對比這個尺度還小的事作任何討論,
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就像當考慮的尺度比mean free path還小的時候,沒人
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會去討論密度這個概念。
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這個想法和推導方程時用的尺度分析是一致的。當方程
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因為直接或間接(經由diffusivity)引入各種尺度而得
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以被簡化的同時,也失去的一般性,無法用來描述比特
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定尺度還小的事件。
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**我預設你並沒有想用原始的N-S方程來處理問題,而
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是用某種經過簡化的方程,這使你無法討論特定尺度以
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下的行為**
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回到微分的定義,dx->0,但這在數值和理論上都有點
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怪怪的,函數可微分的定義很ambiguous,這牽涉到你
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如何詮釋微分這件事(而且容易讓人陷入無意義的爭辯)
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我無意沿著這個方向繼續說下去,畢竟我看過得觀測或
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模擬都還不夠多,這時候我也只能引一些"大頭"的話
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Chorin和Marsden就是兩個大頭,J. C. McWilliams也
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同意無摩擦是必要條件(某次我們課後的討論),當然大
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頭們可能是錯的。但要證明,我們需要新的數據支持>
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##引用大頭們的話,有種狐假虎威的快感##
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10/03 11:22, , 40F
關於mean free path,是我學得不夠精,我想lavi大大
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說的應該是對的(Kolmogorov length scale)
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