結帳
購物車有 0 項商品,共 0
天下文化首頁 主題 氣象局為何會出包?
科學自然

發表日期

2016.03.18
收藏文章 0

文章摘錄自

混沌
蝴蝶效應的起源,與量子力學、相對論並列最偉大的物理發現。極具張力、扣人心弦……描述科學轉變面貌的過程...
定價 400
優惠價 85折,340
$400 85$340
加入購物車

氣象局為何會出包?


天氣預報算是開啟電腦模擬複雜系統風氣之先,而絕非到此為止。許多物理學家和社會科學家希望用同樣手法,預測各類事情,從推進器設計師關心的小尺度流力,一直到經濟學家念茲在茲的巨額財金流向。實際上,1970及80年代使用電腦對經濟預測的方式,和全球天氣預報的方式如出一轍。模式攪拌複雜,而以幾分隨意連接的方程式網路,也就是說,丟進初始條件的觀測大氣壓力或者貨幣供給量,以模擬未來趨勢。程式設計師希望,經過許多無法避免的簡化假設後,結果不至於太走樣。如果模式產生太古怪的結果,比方撒哈拉沙漠發生洪水或利率上漲三倍,程式設計師會修正方程式,直到恢復所預期的結果。

電腦也拳腳難伸

電腦模擬確實成功提升氣象這行業,由藝術進展至科學。歐洲預報中心曾評估,認為從統計而言,比主觀預測要高明的預報,替全世界每年節省下數十億元,但世界上最優秀的模式對二、三天後的預報也染上投機色彩。而針對六、七天後的預報根本一文不值。

蝴蝶效應是根由所在。全球天氣預報員面對許多死角,若干微小的變化都可造成全球的天氣現象,比方說雷雨及暴風雪,而且預測會迅速惡化,誤差和不確定相乘,由紊流結構的鏈鍵向上傳遞,從沙暴、颱線,一直到只能從衛星觀測到的大陸尺度渦旋。

現代天氣模式,建立在距離約九十公里遠的網格上執行工作,即使這樣,剛開始有些資料還會拿不準,因為地面觀測站和衛星不能觀測到每處角落,不過,縱使假設整個地球表面布滿感應器,間隔距離僅有三十公分,從地面到大氣層最頂端,每隔三十公分亦羅列感應器;假設每座感應器可以完全精確讀出溫度、壓力、溼度及任何氣象學家希望知道的資料,同時擁有一部計算能力無限快的電腦,在正午接收到所有的資料,開始計算出每一個格子點上,12點01分會發生什麼,然後12點02分、03分⋯⋯。

但電腦依舊無法預測,下個月紐澤西州普林斯頓小鎮是晴是雨,正午時刻,所有感應器之間還是隱藏著一些電腦不能察覺的擾動,比起平均極小的誤差,到了12點01分,這些誤差在方圓三十公分內製造出更多誤差,誤差很快伸展到三公尺處遠,數以倍增,然後擴及全球。

即使是經驗豐富的預報老手,所有的這些結果違逆他們直覺。勞倫茲的老友—懷特(Robert White),麻省理工學院的氣象學家,後來成為國家海洋暨大氣總署(NOAA)的署長。勞倫茲告訴他蝴蝶效應的種種,以及他覺得這對長期預報造成的衝擊,懷特回覆了馮諾伊曼式的反應。他說:「不必擔心預測。天氣控制可以派上用場。」他的想法是:對準人類能力範圍所及的小幅度修補,就勢順導期望中的大尺度變化。

勞倫茲的看法大相逕庭。的確,你可以改變天氣,你可以牽一髮而動全身;但是儘管你這麼做了,你還是永遠不知道它會變成何種面貌,這好比把已經洗好的牌再洗一次,你知道這將改變你的命運,是禍是福,則天曉得。


摘自《混沌》

數位編輯整理:林柏安,邱千瑜
Photo:UnknownNet Photography, CC Licensed.

相關文章 MORE

書到通知我

請輸入您的 Email 作為書到通知的信箱