氣象學 讀後感

單維彰的私人書評

氣象學, Rene Chaboud 原著, 雷淑芬譯, 時報【發現之旅49】, 1999, ISBN 957-13-2733-6

這本書斷斷續續讀了很久,老實說沒什麼收穫。這是【發現之旅】叢書中, 我感覺頗無聊的一本。也許,比教科書有趣一點啦。 因為我不能比較原文,所以也無法確定是不是因為翻譯的限制, 使我覺得這本書讀起來如同嚼蠟。 另一個感想是,我覺得如果真的要搞清楚,最好還是找一本大學程度的教科書來讀吧。 我在高二的時候,為了登山就從建中圖書館隨便借了一本氣象學的書來讀, 當時限於學力,不甚清楚,但是頗為受用。現在如果再讀同類教科書, 應該都能懂;再不然,大氣系的同仁就在不遠處。

書中提到數值氣象預報,可資利用。這個主意可能最初由挪威氣象學家披傑克尼 (Bjerknes) 提出來,他的主要貢獻是畫出鋒面圖:

冷鋒、暖鋒及滯留鋒形成鋒面。關於氣象對鋒面的描述,以「挪威理論」為準。 它是由披傑克尼和索落貝格 (Solberg) 1917 年遠在位星雲圖發明前被整理出來。 而衛星雲塗得出現,證實了它的正確性。[p.64ff]
披傑克尼在二十世紀出,提出構想,根據熱力學定律及流體的機械定律, 來計算大氣的變化狀況,進而預測天氣。但是,他也說
為了計算大自然中三小時的氣象演變,以人類的能力且在最好的狀況下, 至少要耗費三個月的時間來完成。如果是這樣,那麼耗費一年的時間在計算工夫上, 而只為了預測明天的天氣,值不值得?[p.97]
接踵而來的是英國人 Richardson (Lewis Fry Richardson) 他在 1914--1918 一次大戰期間,構想了一套計算程序,並於 1922 年發表。 他也瞭解計算上的困難,因此設計了一個「劇場形的計算工廠」:
一般的計算員在經過訊賴之後,可加快十倍的計算速度。 因此需有 32 個計算員,速度剛好來得及算出三小時後的天氣變化結果。 如果細分工作,每個人只負責這複雜計算工作中特定的一部份, 而且須在天氣不要變化太快的條件下, 假設方格的邊長是 200 公里,那麼整個地球就有 3200 各方格。 因為熱帶地區的天氣多變,我們可以想像有 2000 個方柱。 由此算來,共需 32 * 2000 = 64000 個計算員才能涵蓋全球即時天氣的計算。 這個數目非同小可。毫無疑問的可能在若干年後, 就會有新的計算方法來改善,簡化目前的方式。 ... 想像有一個向半圓形劇院的大廳,包廂及迴廊全部被座位填滿, 舞台也被座位所取代。舞台正面繪上全球地圖。 天花板為北極,英國在左包廂,熱帶地區在中層包廂, 澳洲在下層包廂,南極則在樂團的地方。 各層的計算人員負責計算各層的資料,並由一個人協調及專責各層的結果。 所得之結果立即被標示在一張表上,讓各層之間可以互相交換及參考, 結果以南北兩半的方向傳遞。 在樂團的中央有一個 ... 他有點像交響樂團的指揮, 而指揮的樂器卻是計算尺和計算器。... [p.142ff]
Richardson 所期待的「新的計算方法」可能再也不能發生, 然而他所夢想的「半圓形氣象計算樂團」卻被不久之後的電子計算機實現了。
1950 年代,John von Neumann 為數位性天氣預測寫下了一個新里程碑。 他利用一部巨大的計算機 [應該是 IAS computer] ...
眼看著 Bjerknes 和 Richardson 的夢想,經過 von Neumann 和電子計算機, 就要徹底解讀氣象的迷咒,但是
1963 年,MIT 的氣象學家 Edward N. Lorenz 卻提出: 大氣變化的因子,其實與最初狀況有很大的關係。 [這就是我們今天知道的動態系統與 strange attractor 以及所謂渾沌的濫觴] ... 他把結論在研討會中以「巴西的一隻蝴蝶拍翼,能在德州形成龍捲風嗎?」 此種醒目的題目發表。 ... 以現在所使用的方法,對於兩週以上的長期天氣欲測試不可能準確的。 這個不可能性來自於非線性系統的結構, 並非是複雜度所造成的。 不可預測性是非線性系統的特性,而大部分的數學家、物理學家、氣象學家也都認為, 此一障礙永遠無法被克服。[pp.113--115]


[ 回上層 ]


Created: Sep 18, 2001
Last Revised: Sep 18, 2001
© Copyright 2001 Wei-Chang Shann

shann@math.ncu.edu.tw