關於高低層分離 - 颱風討論

By Suhail Hany
at 2015-09-30T20:45
at 2015-09-30T20:45
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『高低層分離』是大氣科學學術領域最常被濫用的用語之一,連大氣科學系本科生都可能
濫用此用語,天氣學實習該扣分的被扣分,專題討論該電的被電
高低層分離最常被濫用於形容渦旋結構。有一渦旋中心隨高度變化如下圖所示:
\
\
\
\
我們應該說此渦旋傾斜。渦旋的高低層分離如下圖所示:
│ :
│ :
: │
: │
理論上,渦旋在流體中不會斷掉(註);實務上,渦旋太弱時難以分析,上圖將難以分析的部
分以虛線表示
當我們說渦旋高低層分離時,我們說的其實是有兩個渦旋,其中一個低層很弱,另外一個高
層很弱。
你可能已經發現,即使是第二種情況,要說渦旋高低層分離仍然有點勉強。最好的方法就是
避免用高低層分離來形容渦旋
一般來說,颱風都是第一種情況,也就是渦旋傾斜
你可能會問,這張圖:
http://i.imgur.com/Vy4a1Rx.jpg
不是清楚地顯示高低層分離嗎?
當然是啊!這是颱風雲系高低層分離,注意主詞是雲系!
受過一點大氣科學相關訓練的人反而容易濫用『高低層分離』,因為習慣性地一層一層地
分析天氣圖,但真正紮實的訓練下,應該提升到三維空間的思考
註:渦度的定義是速度的旋度,微積分告訴我們1.旋度無輻散,2.就任一控制體積而言,
任一向量輻散場體積分等於該向量在控制體積表面通量積分。換句話說,將渦度向量連成
『渦線』,就流體中任一封閉空間而言,渦線入多少出多少,如圖(白色為任一封閉空間,
紅色為渦線,可以把一條渦線簡單的想成一個渦旋):
↑
┌─┐
│↑│
└─┘
↑
渦旋的本質就是我們無法定義出任一渦線為此情況:
┌─┐
│↑│(此圖為錯誤示範)
└─┘
↑
--
濫用此用語,天氣學實習該扣分的被扣分,專題討論該電的被電
高低層分離最常被濫用於形容渦旋結構。有一渦旋中心隨高度變化如下圖所示:
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我們應該說此渦旋傾斜。渦旋的高低層分離如下圖所示:
│ :
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理論上,渦旋在流體中不會斷掉(註);實務上,渦旋太弱時難以分析,上圖將難以分析的部
分以虛線表示
當我們說渦旋高低層分離時,我們說的其實是有兩個渦旋,其中一個低層很弱,另外一個高
層很弱。
你可能已經發現,即使是第二種情況,要說渦旋高低層分離仍然有點勉強。最好的方法就是
避免用高低層分離來形容渦旋
一般來說,颱風都是第一種情況,也就是渦旋傾斜
你可能會問,這張圖:
http://i.imgur.com/Vy4a1Rx.jpg

當然是啊!這是颱風雲系高低層分離,注意主詞是雲系!
受過一點大氣科學相關訓練的人反而容易濫用『高低層分離』,因為習慣性地一層一層地
分析天氣圖,但真正紮實的訓練下,應該提升到三維空間的思考
註:渦度的定義是速度的旋度,微積分告訴我們1.旋度無輻散,2.就任一控制體積而言,
任一向量輻散場體積分等於該向量在控制體積表面通量積分。換句話說,將渦度向量連成
『渦線』,就流體中任一封閉空間而言,渦線入多少出多少,如圖(白色為任一封閉空間,
紅色為渦線,可以把一條渦線簡單的想成一個渦旋):
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渦旋的本質就是我們無法定義出任一渦線為此情況:
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│↑│(此圖為錯誤示範)
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