И о погоде

[vit_r]

sovkista раскопал сегодня очень забавный пост golos_dobra из февраля 2016.

golos_dobra:

Хочется надеяться, что в этом году даже самым завзятым скептикам станет предельно ясна парадигма всемирного потепления под действием парниковых газов. Весьма вероятно, что процесс резко ускорится, набирая временно погашенное за время хиатуса.

Сделать все равно уже ничего нельзя, лет через десять уже ну никак отрицать последствия не станет возможным, хотя понятно что тренд роста в среднем на два градуса на фоне естественной волатильности в двенадцать без математики не так просто ощутить. Собственно и до конца века можно в принципе сидеть в кресле-качалке и все отрицать, если математики не знать.

В принципе, ничего необычного. Ты приходишь в новое место, видишь вокруг гур и столпов, благоговеешь пред их мудростью и внемлишь.

Года через два, когда уже закопался в тему, выясняется, что гуры тупы, столпы гонят лажу, а мудрость не учитвывает процессов по мощности на два порядка превышающих то, за что дают плюшки.

Что случилось дальше, все знают. Кто не знает, может догадаться, что сказали гуры и что сделали столпы.

Ниже немного из свежих разъяснений про границы научного незнания.

1. Про магнитное поле Земли.

   golos_dobra:

   «... Магнитное поле Земли также создается конвекционными потоками во внутренней части планеты, но именно жидко-железное ядро планеты позволяет протекать электрическим токам. Поля как Юпитера, так и Земли в основном диполярные - радиальная составляющая поля в основном положительная в северном полушарии и в основном отрицательная в южном полушарии, как если бы планета содержала стержневой магнит... Мур и его коллеги сообщают, что недиполярная часть поля Юпитера почти целиком ограничена северным полушарием ... Это резко контрастирует с полем Земли, для которого недиполярная часть равномерно распределена между двумя полушариями.
   ...
   Чтобы исследовать, как генерируются планетарные магнитные поля, теперь можно решить фундаментальные уравнения, которые управляют потоками жидкости и магнитными полями внутри планет. Основные принципы действия динамо были заложены сто лет назад, но решение уравнений жидкость-динамо оказалось затруднительным. Компьютеры могут выполнять вычисления, необходимые для моделирования динамо Земли, только с 1995 года. Тем не менее, был достигнут значительный прогресс, и вычислительные модели динамо-машин теперь могут охватить многие характеристики магнитного поля Земли.»

   
   

   vit_r:

   Есть ли вменяемые модели, объясняющие конфигурацию недиполярной части магнитного поля Земли?

   
   

   golos_dobra:

   не знаю




2. Про перемешивание слоёв океанской воды из-за волн на поверхности

   golos_dobra:

   Так вот, волны под тринадцать метров там где их никогда никто раньше не видел - это пусть и не высшая категория (пока) но увесистая такая плюха всем еще сомневающимся в предстоящем.
   ...
   Тут самое главное не собственно волны как таковые, хотя это довольно эффектные спецэффекты, но перемешивание более интенсивное теплых поверхностных вод океана с глубокими, люто холодными.

   
   

   vit_r:

   На какую глубину распространяется такое перемешивание? И насколько играет роль увеличение площади контакта поверхности воды с воздухом?

   
   
   

   golos_dobra:

   https://en.wikipedia.org/wiki/Thermocline
   Процесс плохо моделируется



3. Про STEVE (Strong Thermal Emission Velocity Enhancement)

   golos_dobra:

   СТИВ (Сильное увеличение скорости тепловыделения) выглядит как полярное сияние, но это не так. Это явление вызвано горячими (3000 ° C) лентами газа, протекающими через магнитосферу Земли со скоростью, превышающей 6 км / с (13 000 миль в час). Эти ленты появляются во время некоторых геомагнитных бурь, показывая себя своим мягким пурпурным / лиловым свечением.
   
   STEVE обычно появляется на широтах от + 50N до + 55N, в редких случаях опускается до +40. В этом случае, однако, наблюдения были в необычно высоких широтах, превысив + 60N в Хандёле, Швеция (+ 63,3N); Руовеси, Финляндия (+ 62,0 н.); Турку, Финляндия (+ 60,5N) и, если немного округлить, Laguja, Эстония (+ 58,2N). Это событие показывает, что среда обитания СТИВ может достигать севернее, чем считалось ранее.

   
   

   vit_r:

   Насколько СТИВ сильное увеличение? Кто-нибудь считал эффекты от этих потоков, или просто констатируют факт и с этим живут?

   
   
   

   golos_dobra:

   Стив новый феномен, только что открытый феномен, практически не изучен
   
   First Observations From the TREx Spectrograph: The Optical Spectrum of STEVE and the Picket Fence Phenomena, D. M. Gillies, E. Donovan, D. Hampton, J. Liang, M. Connors, Y. Nishimura, B. Gallardo‐Lacourt, E. Spanswick
   
   Вы будете смеяться, но эта короткая заметка - практически все, что известно ученым о Стиве.



4. Про проблемы считаемых моделей.

   golos_dobra:

   В связи с пресловутым “движком Аракавы” уже пытался изложить мысль о крайней пагуб[ности] зачистки просто на уровне бессознательном реальности в пользу феноменов, где искусственно “сохраняются” некие величины, типа энстрофии в климате: Интегралы движения
   
   Мысль эта у меня давным-давно крутится, с применениями как в физике сверхбыстрых лазеров, так и к анализу сложных динамических систем вообще.

   
   

   vit_r:

   Не знаю, в чём сложность мысли о пагубности упрощения точных моделей до считаемых.
   
   Для снижения неопределённости из рассмотрения просто выкидываются нетривиальные процессы преобразования энергии. Если повезёт, то есть энергия рассеивается, результат просто даст небольшое накопление ошибки расчётов. Но если есть положительные обратные связи, эффекты накопления, бифуркации и подобное, то привет. До какой-то степени это можно добрать прикручиванием эмпирических констант и прочих костылей, но потом всё неизбежно посыпется. Просто исходя из природы нелинейного характера ошибки считаемой модели.
   ...
   Речь идёт о другом уровне рассмотрения... Энергия - это и то, что считается как перенос энергии, и то, что тратится на любой перенос или преобразование материальной субстанции.
   
   Как уже писал, с этой точки зрения модели можно делить на "прямые", когда результат функционально (линейно, квадратично, ещё как-то хитро, но понятно) зависит от энергии воздействия, и нелинейные, когда "управляющее" воздействие "переключает" гораздо более мощные потоки энергии.
   
   В синергетике это ещё и как передачу информации рассматривают, но там объяснения надо начинать с базовых аксиом, потому что способы построения моделей слишком отличаются от привычного.

   
   

   golos_dobra:

   Единственный момент за несколько лет прохождения последнего босса, когда я не то что улыбку увидел на его лице - а просто он поделился со мной моими результатами на экране его лаптопа как достойными - был как раз, когда я нашел способ разделить оценку информационной устойчивости модели от ее устойчивости в “классическом” смысле в результате чего задачи и экономики тоже стали предельно похожи на довольно интересную квантовую механику.

   
   

   vit_r:

   В последнее время пришёл к выводу, что надо выделять простейшие циклы самоорганизации просто для того, чтобы разобраться с механизмами системы. Статистику можно набрать и интерпретировать по-разному, а любое лишнее усложнение модели приводит к непониманию.
   
   Понятно, что в этом случае тоже будет вопрос "работает -- не работает", но как раз простые модели можно проверить.

   
   

   golos_dobra:

   Так точно, а моим последним подарком последнему боссу была как раз техника работы и с моделями сложными в том числе.



5. Про порядки энергий и фокусировку.
   

   golos_dobra:

   Как там нас твердо учили климатические ученые - похолодание в стратосфере - потепление в тропосфере потепепление в стратосфере - увы всем нам.
   
   А теперь представьте что такой неземной силы удар может быть нанесен где угодно на поверхности, в тропосфере то есть.
   
   Между прочим, то, что вы видите на этих картинках в судьбе человечества куда круче привычных таких мемов как первый снимок руки рентгеном или там ядерный гриб над Хиросимой.

   
   

   vit_r:

   И сколько всё-таки надо энергии, чтобы устроить аномалию в стратосфере?

   
   

   golos_dobra:

   Если бы хоть когда-либо в жизни у меня была бы настоящая академическая позиция, возможно тут сейчас было бы больше правильной математики вместо пустых слов.

   
   
   

   vit_r:

   Вопрос про энергии у меня не научный, а чисто инженерный. Хотелось бы прикинуть порядок плюс-минус лапоть. Потому что, если достаточно добавить в стратосфере аномалию на десяток килотонн, то это сейчас может сделать даже Ким. Это совсем другие угрозы в отличие от боеголовки, которая должна войти в плотные слои, не развалиться и куда-то попасть.
   ...
   С точки зрения инженера порядок энергий критически важен. Именно потому, что он отделяет возможное от неосуществимого.
   
   - А-а-а-а-а! Концентрация углекислого газа увеличилась на сотую процента! Мы все умрём!
   
   - Пардон, в чём проблема? Да хоть пол процента туда-сюда, ничего особо не случится.
   
   - Как не случится! Яд даже в минимальных количествах...
   
   (Кстати, реальный диалог. Правда, немного сокращён и переведён с немецкого.)
   
   Если ключик, отпирающий Деда Мороза стоит 100 мегатонн, то это можно записывать в фантастику, если десяток килотонн, то вопрос уже можно ставить как поиск технических возможностей доставки и преобразования.
   
   Ещё, конечно, полезно считать в мощностях Зелёной Энергетики. (Потому как это достаточно просто завязывается на суммарную мощность воздействия парниковых газов.)

   
   
   

   snmix:

   Стоит смотреть на случаи, где инженерный расчет пересекается с экономическими интересами. Пример с монетизацией стратосферных ветров показывает, что понимание развито слабо: в зависимости от точки зрения результат инженерного расчета "заработаем много денег" меняется на прямо противоположный.
   
   Интересно, что на картинках с ураганом полностью отсутствует контраст температур в атмосфере. Но при этом, он как-то связан с Дедом Морозом? Мощность среднего урагана 1-500 тераватт и механизм его образования важен, чтобы предсказать его поведение и посчитать будущие убытки. (Разброс отражает две разные методики расчета -- через кинетическую энергию и испарение/конденсацию). Жизненный цикл атлантических ураганов описан начиная от берегов Африки. Известно, что есть необходимые, но недостаточные, условия образования (16.3.1) и триггеры (16.3.2)
   
   "16 Tropical Cyclones", Roland Stull, Practical Meteorology: An Algebra-Based Survey Of Atmospheric Science, V1.02, 2017
   
   Причем условия есть довольно причудливые, например не просто температура, а распределение по высоте (рис. 10, стр. 18)
   
   "Tropical Cyclone Genesis", William M. Gray, 1975
   
   Вообще, по очевидным причинам, это хорошо изученный феномен. Между тем, при описании энергии ограничиваются только финальной формой, как, например, рис. 5 здесь
   
   Estimating Tropical Cyclone Integrated Kinetic Energy with the CYGNSS Satellite Constellation, Mary Morris and Christopher S. Ruf
   
   Начальный этап, где и поворачивается ваш ключик, остается вне расчетов. Вероятно потому, что попросту отсутствует простая физическая аналогия для хитрой вероятностной траектории, подпитываемой тот там, то сям от разных источников.

   
   

   vit_r:

   Если инженерный расчёт руководствуется только экономическими интересами, причём эти экономические интересы заключаются в основном в получении денег на более детальные исследования, то насчитать там могут всё что угодно. Это не интересно.
   
   Судя по беглому взгляду на упомянутые материалы, нет понимания, почему в одном случае неравновесная система порождает катаклизмы, а в других - нет. Чтобы это рассматривать, надо брать много ситуаций с максимально сходными параметрами и смотреть, что именно и как открыло дверь, а в каком случае она осталась закрытой.
   
   Причём, не хватаясь за первое подвернувшееся объяснение, а чётко разделяя известное и неизвестное.

И небольшой прогноз.

golos_dobra:

В эти выходные только первая ласточка заморозит Европу таким же скачком в двадцать градусов похолодания что прошлась только что по американскому пасифику побив все исторические рекорды.

Надо, конечно, четко понимать что волна имеет принципиально нелинейную структуру, и шок от удара в равновесную систему вызывает иногда очень странные феномены.

Кстати, опять всплывают новые подробности по ещё одному вопросу, опрометчиво закрытому за ненадобностью: Tucker Carlson Tonight' explores possible evidence of UFOs

Comments

[veremeenko_alex]

Колебался вместе с генеральной линией партии.

Но к чести сказать тенденцию на похолодание засёк и признал.

[vit_r]

Если бы партия тоже колебалась, всё было бы гораздо проще. А так, обнаружил силы, на два порядка более мощные, чем учитываются в моделях. Причём, модели работали, пока была аномальная солнечная активность, а её снижение, не повод, чтобы отменять выданные звания и гранты.

[rdia.livejournal.com]

Учёный, у которого не меняется взгляд на развивающееся поле деятельности, мёртв. А два года - это как раз время на создание кандидатской, то есть, достаточно для того, чтобы разобраться в каком-нибудь сложном вопросе на уровне специалиста переднего края.

[veremeenko_alex]

https://www.spaceweatherlive.com/ru/solnechnaya-aktivnost/solnechnyy-cikl

Уже в 2015 можно было делать выводы

[vit_r]

Чтобы делать выводы, надо знать о причинах. А в климатологии они банально не рассматриваются. Это уже потом, когда влияние магнитного поля стало понятным, можно было что-то выводить.

[veremeenko_alex]

Ну зависимость от температуры обогревателя в небе явная.
И с 2015 прослеживался тренд.

[vit_r]

Там дело не в температуре (она изменяется не настолько интересно), а в изменениях магнитного поля и потоков космического излучения.