研究是什麼？（一）

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研究是什麼？想像一下做研究是什麼？在實驗室裏面弄一些好像會爆炸的東西，盯著電腦一直看一直看，出去外面跑來跑去曬太陽，製作很多問題的問卷......?

今天，體悟到無論做什麼研究，化學、數學、物理、大氣、生物、電機、資管，不外乎分成兩個部分：(1)觀測資料　＆　(2)模式模擬

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(1) 觀測資料

以觀測資料為真實，直接做實驗，觀測、養菌、弄化學物、量溫度、填問卷、找個案，這些都是在做觀測資料，直接去接收可能會發生的事情。

(2) 模式模擬

透過電腦的公式和數字的計算，提出假設模擬計算出理想的狀態，可以拿來比對理想假設和觀測數據是否符合，也能透過模式提出預測狀態，提出新的理論和看法。

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最後將這兩項作互相比對，不斷地提出新的理論，新的驗證，讓研究一步一步地進行下去，達到正的循環，這就是研究！

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110學測考題：颱風路徑就能看出降雨分布嗎？(自然 第21題)

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  前言               今年學測考題在網路上討論熱烈，大家反應是每個選項好像都可以?!  先說答案 答案是 (D) 乙丙甲 說實在，這題我也是研究了很久...很不直覺的一道題目 (跟以前考得不一樣><) 我的判定法 在第一個點(05)，為凡那比颱風從台東登陸的位置，直覺想選東部迎鋒面有雨的選項(甲)或(丙) 但是路徑整個是偏南部，這樣(乙)不知道要排在哪個時間??? 再仔細看，(乙)在宜蘭的地方有降雨較多的部分，而且北部要降雨，大概是颱風在中央山脈東側，環流才有機會繞過去，讓雨帶的降雨下在西北部。所以第一個時間05選 (乙) 第二個點到了颱風要登出台灣本島的位置(11)，剩下(甲)、(丙)兩張圖要選哪一張呢？從登陸到準備登出的位置，時間間隔了6小時，這段時間整個颱風最多降雨的部分都在台灣本島上方。在05~11這段時間颱風正在通過台灣本島，所有降雨累積較多，影響範圍最大，所以在這個時間點我選擇降雨分布較廣，雨量較多的(丙)。 最後颱風眼離開本島，到了西南部海上，此時颱風主要影響範圍就是西南部，在(甲)圖中，西南部有一個較多的降雨極值，所以最後一個時間就選擇(甲)吧！(OS 那東部的雨是怎樣???) 我的碎碎念 以上說明了這麼多，我卻想到了很多很多問題，例如凡那比是誰? 這個颱風到底有多大? 颱風它的主要降雨雨帶在哪裡? 它有沒有對稱啊? 碰到複雜的地形之後有什麼交互作用造成某區域特別累積降雨? 雨量圖到底是要問累積多久? 時雨量??? 用時雨量判斷登入那個點的降雨分布會不會有點太難，根本是在判斷颱風的降雨強度吧?!  這題難在哪?  1. 難度就在於，誰知道凡那比長怎樣！？ (氣) 因為颱風的大小、對稱性、颱風中心位置、雨帶位置、颱風外圍影響範圍大小、環境周邊水氣供應量的多寡、颱風本身容易帶來強降雨的區域...... 這些都是會影響實際降雨位置在哪些位置。 2. 台灣複雜地形與颱風的交互作用，到底發生什麼事情呢？ 颱風本身是一個跟台灣差不多大的傢伙，兩個差不多大的東西碰在一起，之間會有很複雜的影響。颱風是旋轉體，碰到接近南北向高聳中央山脈，當颱風由西往東走，較北部的地方是偏東風，所以是迎風面，雨帶會不斷地將降水一直打向地形，形成山區東部會累積較多的降雨，就像是第一個時間，會選宜蘭地區有較多降雨的那張圖(乙)。相反的在較南部的地區，風向比較偏西
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雷達同心圓 - 亮帶 (bright band)

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花蓮雷達周邊，呈現數個同心圓 雷達觀測與亮帶之間的關係。雷達觀測區域(黃)，亮帶位置(紅) 水平俯視下合成最大回波亮帶呈現同心圓，垂直剖面顯示亮帶高度位在四五公里融解層 2017.06:  https://www.facebook.com/ching.y.ke/videos/1582187751791300/ 2019.06:  https://www.facebook.com/100000002709779/videos/2516625228347543/ 🤔   雷達的圈圈是什麼？ ------ " 亮帶 "   ✨ 某高度層出現回波強度較大的地方，亮亮的一帶，稱亮帶 雷達掃瞄，掃過亮帶形成圈狀  💫 因不同仰角掃描，掃出不同半徑的圈 （跟重力波沒有關係 ‼️ ） ------ 懂了可繼續往下看 ------ 🤔   為什麼會有亮帶？   --- 因為冰水混相，在雷達觀測出現特別的亮帶結構  💫 在非對流區內(沒有很劇烈的上升或下降運動)   🌧️ 🌧️ 🌧️ 存在某一層在零度Ｃ左右，冰落下開始融化成水的地方 冰外層會先融化，形成 “水包冰”   冰粒子密度低，體積大，外層包著水   💭 📡因為 因為水反射雷達波的能力較冰的能力高 (背向散射) 所以雷達則誤會水包冰是很大的水球，回波強度就特別強    (混相) ↗ 等水包冰繼續往下掉 完全融化後，密度增加，體積減小後 📡 雷達看到的就是純的小水球，回波就會降下來    (純水) ↘ ------ 喜歡可以收藏、分享 ------ # 別再誤會雷達看到的圈圈 # 圈圈中心是雷達在工作中 🤔   亮帶其他特性？   雙偏極雷達觀測下，除了回波強度較大 另有，相關係數低，比差異相位差大的特性 (筆記) -------- 2018.03.09 Q: 那為什麼日本的雷達圖上不會出現同心圓？ A:  需要存在範圍夠大的層狀系統在雷達上空，最重要的是存在一大片在0度的冰水混合穩定層區。如果是零星的系統，或是沒有存在冰水混合穩定層，就不會有明顯的同心圓。
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雷達觀測 - 海面雜波

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什麼是海面雜波？        雷達發射的電磁波，受到大氣條件影響，造成低仰角電磁波的旁波(side lobe)打到海面的水，背向散射回雷達產生的雜波。 仰角1.2度，雷達回波觀測，桃園外海大片海面雜波 什麼大氣條件影響？       電磁波從雷達發射出去後，距離越遠會因地球曲率，使得電磁波距離地面的高度越高。但如大氣出現逆溫現象，讓電磁波出現超折射效應，使原本直線前進的路徑往地面偏折，更有機會收到海面雜波。 板橋探空，逆溫層出現在約２公里高度 周邊大氣環境       台灣東部有一康芮颱風，外圍環流影響，台灣北部有強勁的東北風，產生長浪，造成海浪產生表面海浪破碎明顯。 東部海面有颱風康芮，北部受強勁東北影響 雙偏極都卜勒雷達觀測變數 (1) 都卜勒風場：       海面雜波亦能觀測到東北風風場特徵，此觀測到的徑向風非降雨系統的風場，而是海面的資訊，使用上需要小心分辨。 仰角1.2度，徑向風場 (2) 相關係數：       海面雜波的相關係數不高，與大氣中的降水粒子的高相關係數特定非常不同！可能原因是海面因海浪破碎的水滴粒子大小不同，不像大氣中水是經過完整的微物理過程形成，對於電磁波反應特性較為一致。 仰角1.2度，相關係數 (3) 差異反射率(ZDR)：       從此變數來看，量值大的地方表示粒子大小較大，海面雜波的顆粒特性偏大，多出現深紅色的值，且整體皆為如此。 仰角1.2度，差異反射率(ZDR) (4) 差異相位差(PDP) & 比差異相位差(KDP)      在相關係數高的大氣降水區域內，相位變化的累積比較明顯，海面雜波部分並不明顯累積，但仍能看出海面雜波的範圍。而比差異相位差是差異相位差對於距離的微分，海面雜波區域有出現橘色的部分，且有一點一點的特徵，此部分不宜誤用為降雨估計，會有過量錯誤估計。 差異相位差 比差異相位差 總結      海面雜波和大氣中的降水資訊有相當大的差異，受到大氣的逆溫和強勁的風場，使得超折射環境下的雷達旁波打在海面破碎的浪花，得到徑向風資訊，與雙偏極變數的特徵，都與大氣中的降雨系統明顯差異，切記不可勿用於降雨估計，會有過多的錯誤結果。
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