Re: [討論] 關於高低層分離

[mark0204 (Mark)]

※ 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

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※ 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
推 s93015a     : 關於『只要...就』這個句型的意義，只能請大家評理
→ s93015a     : 推論出『不是物理上真的斷掉』假設了大氣流場連續可
→ s93015a     : 微，當然也是可以試著推翻這個啦(抱歉我把這個假設)
→ s93015a     : (隱含在想法中沒有說出來)
→ s93015a     : 大氣流場連續可微有點像是commen sense，不是說不能
→ s93015a     : 推翻，只是大多數人都這麼認為
→ s93015a     : 也許哪天大家拋開這種思維，就可以不認為渦旋不斷了
推 s93015a     : 我剛剛想到，只要大氣中有一部份接近真空，使得空氣
→ s93015a     : 分子平均自由路徑(mean free path)大於我們所關心的
→ s93015a     : 空間尺度(渦旋的寬度)，那麼『連續可微』這個假設就
→ s93015a     : 不再有效了
→ s93015a     : 除非有人在他們聲稱『渦旋斷掉』的地方觀測到真空
→ s93015a     : 否則我還是願意擁抱『連續可微』的假設
→ s93015a     : 畢竟流體力學是我們研究大氣動力的重要工具
→ s93015a     : 假如不是連續兩次可微，『渦度平流』的觀念也不成立
→ s93015a     : 不過謝謝mark大大的提點，『渦旋在流體中不會斷裂』
→ s93015a     : 不該說得如此斬釘截鐵
推 lavifoxbat  : 這跟mean free path沒關，應該和eddy viscosity和
→ lavifoxbat  : eddy kinetic energy決定的長度尺度有關，比這個尺
→ lavifoxbat  : 度還小的(在數值方法上)就只能用diffusion模擬，因
→ lavifoxbat  : 此我們不能也無法對比這個尺度還小的事作任何討論，
→ lavifoxbat  : 就像當考慮的尺度比mean free path還小的時候，沒人
→ lavifoxbat  : 會去討論密度這個概念。
→ lavifoxbat  : 這個想法和推導方程時用的尺度分析是一致的。當方程
→ lavifoxbat  : 因為直接或間接(經由diffusivity)引入各種尺度而得
→ lavifoxbat  : 以被簡化的同時，也失去的一般性，無法用來描述比特
→ lavifoxbat  : 定尺度還小的事件。
→ lavifoxbat  : **我預設你並沒有想用原始的N-S方程來處理問題，而
→ lavifoxbat  : 是用某種經過簡化的方程，這使你無法討論特定尺度以
→ lavifoxbat  : 下的行為**
→ lavifoxbat  : 回到微分的定義，dx->0，但這在數值和理論上都有點
→ lavifoxbat  : 怪怪的，函數可微分的定義很ambiguous，這牽涉到你
→ lavifoxbat  : 如何詮釋微分這件事(而且容易讓人陷入無意義的爭辯)
→ lavifoxbat  : 我無意沿著這個方向繼續說下去，畢竟我看過得觀測或
→ lavifoxbat  : 模擬都還不夠多，這時候我也只能引一些"大頭"的話
→ lavifoxbat  : Chorin和Marsden就是兩個大頭，J. C. McWilliams也
→ lavifoxbat  : 同意無摩擦是必要條件(某次我們課後的討論)，當然大
→ lavifoxbat  : 頭們可能是錯的。但要證明，我們需要新的數據支持>
→ lavifoxbat  : ##引用大頭們的話，有種狐假虎威的快感##
推 s93015a     : 關於mean free path，是我學得不夠精，我想lavi大大
→ s93015a     : 說的應該是對的(Kolmogorov length scale)