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[其他分类] 數值版首發及版主自我介紹

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发表于 2012-10-15 23:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
本人是Steven, 論壇內的人可能對我認識不深, 同樣地我對論壇內的人也是剛
剛認識, 但可能大家都深愛著氣象, 隨即一拍即合。我現在是一名研究生, 主要
的研究範疇是流體力學的數值模式部分。在十多年前, 因為一個十號風球, 把今
日的我帶到這裡來, 經過這個說長不長, 說短又不短的十多年, 我漸漸從一個只
知皮毛而不知天高地厚的小子, 到今天成了數值版的版主。

接下來, 我簡單介紹一下我的氣象和編程的成長路。可能因為我自小喜愛數值,
喜歡挑戰, 很久以前的我到堔圳書城買下了這兩本書"中尺度大氣動力學", "數
值預報系統GRAPES的科學設計與應用"作為我的入門書籍。但買回家後我深知
不妙, 入面所教的都是研究生課程也未必涉及到的知識......我只好硬著頭皮把兩
本書看明, 但老實而言, 到今天我也未能完全看明這兩本書籍。世界上實在有太
多解釋不到的事情, 又不知是什麼緣故, 在初中的時候到書店了一本PHP的書籍
, 開始了我的編程路, 起初只是學習寫一些簡單的網頁, 後來開始寫一些關於氣象
的工具。由於PHP有多方面的限制, 因此為了在編寫氣象程式上更進一步, 我開
始學習C++ 和Fortran, 自此, 我便透過這兩種語言進行我的氣象編程。

說句實話, 我對於數值版的渴求已久, 想不到論壇重開竟然為我帶來這份厚禮。
從前, 我總是問為何一個對定性氣象研究那麼出色的論壇, 為何在於定量分析上
仍是一張未沾上墨水的白紙? 可能因為定量分析對數學要求甚重, 我們必須駕馭
數學符號, 才能開始彈奏, 這一步實在太遙遠了。我相信在論壇內, 做定量分析,
特別是數值模式的人實屬少數, 要令數值版生息有相當的難度, 但我總希望透過
我的努力, 和源源不絕的新動力, 最低限度可以把數值版的瀏覽人次大大提高。

作為數值版的第一貼, 我希望從數值模式的歷史作為起手題材, 可能你認為這樣
再也沉悶不過, 但研究本來就是一種傳承過程, 我們要走入這個屬於數值的世界
, 必須要先了解它的歷史, 汲取前人的經驗, 不要重蹈前人數十年已犯過的錯, 我
們希望在研究路程上更進一步而不是閉上眼睛胡亂摸索。

它的歷史始於二十世紀二十年代, 一名英國科學家Richardson展開了第一個數
值天氣預報的嘗試, 這次的試驗並沒有利用電子計算機, 全靠人工計算。他首先
論述了數值天氣預報的可能性和原理, 經過一輪簡化程序, 把複雜的大氣用較為
簡單的壓力方程表示。他利用這條動力方程嘗試預測某處位於歐洲中部的氣壓
變化, 當時他的預測時長是六小時, 但卻花了超過四十天的時間進行計算, 而且
預報結果也未如理想。從預測天氣的角度看, 這次數值天氣預報沒有帶來任何好
處, 但這次嘗試吸引了更多科學家投入數值預報, 擴闊這方面的研究, 並逐漸建
立了它的未來, 所以意義是十分深遠。

從一個人工計算的數值預報, 在三十年後走進電子計算的時代。由於取得電子計
算機的幫助, 預報變得有效率, 當時的科學家利用第一台電腦ENIAC進行六小時
的天氣預測, 這次計算不單止對歐洲某處進行計算, 而是對整個歐洲中部進行計算
。如果你想更了解ENIAC, 可以到http://mathsci.ucd.ie/~plynch/eniac/
這兒提供了當時ENIAC所採用的模式, 這個組織更把模式寫成MATLAB 版本和電
子手機版本, 那項龐大的工程, 現在用隨身攜帶的手機也能夠做得到。在往後的日
子, 我將會教大家如何運行這個簡單的模式。

上述的就是氣象數值模式的兩個重要起步點, 在後來的六十年, 便從這兩個起步點,
發展到大家都熟悉的ECMWF, GFS等, 到後來更開始有集成模式的出現。由以往
預測未來6小時後的天氣也未如理想, 到現在我們能夠預測五天後的熱帶氣旋生成,
當中的進步其實已經很大。因此, 我們不應該怪責為何數值模式沒有把天氣測好,
而我們更應該懂得欣賞為何數值模式會發展成今天的模樣。現在, 我們應該計劃
未來的路要如何走, 我們會問經過將近百年的併砌現今的數值模式還欠了什麼。我
們是否仍要不斷追求數值預報的準確度?在短期防災的角度上這否有意義?這是值得
大家深思的問題。

最後, 我歡迎新動力的加入, 更歡迎大家提出未來數值模式的發展路向。

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发表于 2012-10-16 00:36 | 显示全部楼层
说来惭愧,限于专业和爱好、时间,定量分析是气象圈子一直以来的明显缺陷之一,10年前某著名气象工作者曾试图弄起集合预报的版块,但最后由于太于超前,不得不转型,这也是大气环流版的由来,我是当时参加发起转型的会员之一,另一位是G2MING(大气环流开山版主),目的是求先做铺垫,再做软着陆。
  
动力、计算机,是世纪气象开坛起就一直扶植培养的一支,副领主老C,就是弄计算机的,创坛会员DNT02,超版大R和你的老友M,以及几位专业会员,在动力或计算机方面均有一定造诣。但我也没想到,在世纪气象重开一周时,居然能设立数值版,你的到来,实属大礼!

另外,科普与专业气象,是互相反馈的,认识专业才能科普,而科普过程的民间收集资料,也必然多角度反馈于专业而提炼升华。拒绝认识专业的所谓科普,在我看来是荒谬的,如同食品安全的各种笑话。
  
谁都知道,数值版比雷达版还有难度,任重道远,我佩服西门的勇气!
发表于 2012-10-16 00:57 | 显示全部楼层
嗯,其实一直想稍微尝试一下数值模式的,当然不可能跟成熟的产品相比,但即使只是作为一种学习工具,我觉得也大有益处。比如说,如果*青XX藏*高原不存在,我国东部的气候相比现在会有什么不同,这样的问题只靠眼睛观察总是不容易说清楚,如果能自己做一下数值验证,即使只是从某个特定的初始状态开始跑个几天,也许就会好理解许多。

不过我觉得这方面上手真的不容易,就算会编程,了解相关的动力方程和基本算法,也有WRF之类现成的程序可以用,但写出程序以后,怎么知道结果对不对,就是很麻烦的问题。事实上其它涉及数值计算的科学领域也差不多,以前搞通信系统和电磁场方面的计算时,从写得出程序,到知道怎么验证结果的正确性、对计算结果应该如何有所把握,中间仍然有着很大的距离。

很希望这个版面能帮助我找到一条入门的途径。即使只是像教科书上Matlab练习题那样的东西,如果可以把三圈环流之类的现象用数值程序重现出来,进而加深对其的理解,就已经很好了。
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