2008年11月28日星期五

三维风速资料的坐标变换(Coordinate transformations of three-dimensional wind records)

在大气湍流研究领域,习惯上将测量到的三维风速变换到平均流场方向及其垂直方向,这就是三维风速资料的坐标变换问题。对于实验室湍流,平均流场方向就是转捩之前的层流方向,此时对速度场长时间求平均就得到平均流场。由于地形、大尺度的天气形势以及地球日变化的影响,大气流场远比实验室湍流场复杂。典型的大气流场,包含了各种尺度的变化,诸如大尺度天气形势引起的天气尺度的变化(特征尺度为若干天),以及与实验室湍流类似的微尺度变化(时间尺度在数分钟以下)。这种微尺度变化,就是大气湍流领域所关注的“湍流”,而天气尺度的变化相对于微尺度变化可以看作是“平均流场”。那么,可不可以像实验室湍流那样,通过长时间平均来得到“平均流场”呢?这样做必然要求,天气尺度变化的最大频率部分和微尺度变化的最小频率部分之间不发生重叠。也就是说,从频谱上来看,反映天气尺度变化的波峰和反映微尺度变化的波峰之间没有发生重叠现象,两者中间应有一个较宽的波谷区域,这个区域称为“谱隙”(spectrum gap)。Von der Hoven【1】通过分析大气湍流资料,证实了“谱隙”在许多天气和下垫面条件下是普遍存在的。因此,我们可以通过对风速资料直接求平均来得到平均流场,而平均时间就选取为“谱隙”所在的位置(一般为30min-1hr)。

本帖的笔记介绍了三维风速资料的坐标变换公式,完成于2007年12月20日,可在http://picasaweb.google.com/leilphy/20081128#下载。笔记中如有任何疏漏、错误,请不吝指教,博主对此表示万分地感谢。另外如果您觉得哪一部分有参考价值而引用到您的文章中,请指明引用的来源:http://sanshiphy.blogspot.com 或者http://blog.sciencenet.cn/u/sanshiphy/ 博主不胜感激。

参考文献:【1】Von der Hoven, Power sepctrum of horizontal wind speed in the frequency range from 0.0007 to 900 cycles per hour, Journal of Meteorology, 14,160

2008年11月21日星期五

《Frisch湍流一书的译稿》一文有更新(New Additions to translation of ‘TURBULENCE’)

今日新增了第九章9.7节二维湍流的译稿和原书的参考文献列表,欢迎下载。原文链接地址为:http://sanshiphy.blogspot.com/2008/11/translation-of-turbulence.html

2008年11月19日星期三

《一道狭义相对论的习题》一文有更新(New Additions to 'A problem on the Special Theory of Relativity')

在《一道狭义相对论的习题》一文中,曾提到大学教给我们相对论的汪德新老师。今日看到一篇介绍汪老师的新闻稿,讲述了汪老从教四十余载的人生历程。在“放羊”之风盛行的今日,看到这篇稿件,更使人怀恋和敬仰恩师们淳淳教诲的敬业精神。现将这篇文章收录到《一道狭义相对论的习题》中(链接地址:http://sanshiphy.blogspot.com/2008/10/problem-on-special-theory-of-relativity.html),欢迎大家关注。

昨天转载的那篇稿件有很多删节,今天看到完整版,已做了补充。 2008-11-20 11:47

2008年11月11日星期二

《湍流》一书的部分译稿(The translation of 'Turbulence')

Frisch的《湍流》一书(Uriel Frisch,1995,Turbulence: The legacy of A.N. Kolmogorov, Cambridge University Press),在湍流研究领域,是一本重要的参考资料,也适合湍流研究的菜鸟们阅读。

本贴发表的译稿,完成于2008年7月,2008年11月11日第一次做了补充和订正,可在http://picasaweb.google.com/leilphy/20081121Frisch#下载。译稿的内容包括:
第八章 间歇性(Intermittency)
8.1 概述(Introduction)
8.2 自相似和间歇性随机函数(Self-similar and intermittent random functions)
8.3 有关间歇性的实验结果(Experimental results on intermittency )
8.4 有关间歇性的精确结论(Exact results on intermittency)
8.9.3 速度增量的分布(The distribution of velocity increments)
以上几节的插图说明
第九章 Further reading:a guided tour
9.7 二维湍流
全书的参考文献
(未完待续)

译稿中,作者补充了相关公式的推导,也对原文的错误做了订正,这些都以蓝色字体标出。笔记中如有任何疏漏、错误,请不吝指教,博主对此表示万分地感谢。另外如果您觉得哪一部分有参考价值而引用到您的文章中,请指明引用的来源:http://sanshiphy.blogspot.com/,博主不胜感激。

今日新增9.7节二维湍流的译稿和全书的参考文献。2008-11-21 20:40

2008年11月7日星期五

类星体一帖新增ppt (New Additions to the Notes on Quasars)

“类星体的混沌特征及其成因初探”一帖(链接地址:http://sanshiphy.blogspot.com/2008/10/chaotic-feature-in-light-curve-of-3c.html)新增做报告时讲过的ppt,欢迎大家下载。另外还介绍了两本关于类星体的中文著作,希望对研究类星体的同学有帮助。

2008年11月5日星期三

“不要让研究生成为数据的奴隶!”(易蓉蓉)【转载】

有时跟不做科研的朋友们交流,他们总觉得做科研很神秘,也很崇高,因此做科研的人要么给人一种饱读诗书,高高在上的感觉,要么就使人觉得像爱因斯坦那样绝顶聪明而行为语言却与常人不同。本帖所转载的文章,从一个侧面反映了咱们国家科研人员的生活现状,您可以看出他们也是“人”,并且是普普通通的人。为了生存,他们也不得不遵守某些上不了台面的潜规则。本文转载自http://www.ic.cas.cn/html/Dir/2005/01/05/4463.htm ——博主

“ 对于研究小组的课题负责人来说,要下定决心善待您的研究生和博士后等,不要让他们成为数据的奴隶。要积极推进他们的工作,将他们未来的职业利益置于自己的利益之前。保证他们能够像您一样拥有一个充满希望的美好新年。”这是2004年最后一期《自然》杂志社论向科学家提出的5个新年期望之一。“导师应善待研究生”被《自然》慎重地列为新年期望之一,显而易见,导师与研究生的关系问题是一个全球性的普遍问题。

在北京某研究所的一个实验室里,4个博士生很坦率地和记者交流了关于导师与研究生的一些问题,结束交流后才觉得这个话题未免沉重了点。这个实验室面积很大,格成十几个小单元;装修得很好,家具电脑等物品也很不错,看得出经费比较充足。

“我们现在经常见不着导师”

“我们现在经常见不着导师,为什么?他必须出去跑,跑课题、跑项目。以前他刚回国的时候,还是经常在实验室的。不是他本人想出去跑,而是现在的课题就是这样申请的——不是因你的实验室在自己的领域排名靠前,比如发表论文又多又好,各种比赛都拿前几名,就给你最多的经费。据我们导师介绍,在国外的时候,只要你做得最好,第二年的经费自然就最多。国内就不一样,不看你的排名,而看你和某些官员的关系。关系“铁”的拿得多,关系远的肯定拿得少。有一次,我无意中听到我们导师跟实验室的另一位老师说,明年是否考虑增加一个有这方面特长的人,专门去申请国家课题和争取横向项目。他说自己尽量关起门来不想这些烦心事,否则整天在外边跑,科研都耽误了。”与导师的交流机会越来越少是他们提出的第一个问题。

当课题经费成为维系实验室运作和科研人员收入的重要支撑时,课题负责人不得不将大量时间和精力花在争取课题和项目上。而目前,国家课题经费的分配权掌握在行政人员而不是专业技术人员手中,于是行政人员几乎成为科研人员围绕的中心。近年来,将管理科技资金的功能转移到相对较为独立、受行政干扰较少、评审较为公正的部门的声音越来越强烈。

另外,还有观点认为,科研人员通过课题经费来增加收入的制度在改革之初的确调动了科研人员的积极性,但时间长了,其消极作用逐渐开始显现。美国科研人员的收入也与项目经费挂钩,但比例不像我国这么高,而在欧洲则是完全脱钩的。

一者,导师带的学生越来越多;一者,导师必须花费大量的时间和精力争取经费,于是导师对学生的指导以及二者之间的交流成为令人担心的问题。

“导师存在严重的项目驱动倾向”

“我们和高校不太一样,实验室主要还是做项目和课题,我们导师存在严重的项目驱动倾向。说实话,开始的时候做项目还是很好的,可以锻炼很多方面的能力;而且做项目会给你一定的压力,你必须赶紧学、赶紧做好,不能影响整个项目的进度。但是到第三年、第四年,就觉得是低水平的重复,老是原地踏步,学术层次提高不了。我认为我们导师指导学生独立科研的意识不强,项目驱动倾向强一些。研究生应专注于学术基础的夯实和学术水平的提升,导师应该多从我们的论文和未来发展的方向考虑,而不仅仅是项目驱动。因为项目分给很多人做,我们都只对自己负责的这一部分比较了解,独立科研和整体能力还是不强。”导师的项目驱动倾向成为他们提出的第二个问题。

很多实验室的老师科研任务较重,带学生的意识可能稍微差一些。这还仅仅是客观条件的限制。最令人担忧的是他们主观上将研究生和博士后视为数据的奴隶,视为廉价的劳动力,自己的利益放在第一位,学生未来的职业利益抛在脑后。研究生不能奠定扎实的科研基础,以致没有强劲的后发力。

“导师自己的论文也有水分”

“我们导师不是我们这个领域最牛的,但是科学院的任务是每年要发表若干篇SCI论文,所里也有自己的规定,哪有那么容易啊!说句实话,我们导师自己的论文也有水分。当然我不光是说我们导师一个人,很多论文都是这样,因为现在的评价体系就看重论文的数量,而不是质量。我们平常看文献的时候就有这种感觉,看到某位作者的这篇文章,突然联想到他另外一篇文章,好像是一篇文章拆分成的若干小论文;还有的是将不相干的内容杂糅成一篇论文,都不知道编辑收了多少版面费,或者他们关系多么铁,‘掺水’、‘拼凑’的投机取巧行为随处可见。我们研究生现在也同样有指标,博士生一律要求在SCI的期刊上发文章,挺郁闷的。我们老板都到不了那水平,我们就更别提了。我们有时候就把论文改头换面一稿多投,碰碰运气呗。还有,我听说别的所去年一个博士生为了在3年内毕业,改了实验数据,导师也是睁只眼闭只眼,差不多是默认了,好像自己的弟子3年毕不了业自己也很没面子。其实国外博士作六七年的多得是,根本不该以年限而必须以水平来衡量是否合格。”论文注水是这些博士生提出的第三个问题。

将论文指标与学位、职称、评价结果直接挂钩,成为研究生和导师们写论文“求量不求质,攀高不务实”的驱动力。而注水多多的论文自然会遭到权威杂志的“无情拒绝”。颇有讽刺意味的是,早在1998年,《自然》杂志就向中国科学家发放了一份如何投递文章的小册子,封面上印有一句中国古训——“质重于量 ”。

据统计,2002年,中国科学家以第一作者在《科学》和《自然》这样的国际顶级科技刊物上发表的论文只有15篇;在国际权威的《科学引文索引》(SCI)中,中国论文数在全球排名第6;中国科技人员发表的论文总数有7.7万余篇,超过法国,跃居世界第5,但平均被引用率却低于世界平均水平。数量上,中国称得上是论文大国,但质量却不尽如人意。中国论文的质量和引用率为何如此之低?《科学》杂志编辑盖伊·里德豪夫分析,“中国论文发表遭遇的最大问题还是研究基础水平低”。

课题负责人跑课题、做科研和指导学生的时间减少、项目驱动、论文注水拼凑是学术界非常普遍的现象,关键是这对学生或者未来科研工作者造成了极不好的影响。

北京师范大学一位教育学者认为,一定要把学术规范与为人师表结合起来。他说,“传道、授业、解惑”是为人师表者义不容辞的责任和义务,三者之中“ 传道”放在第一位。“道”包括为学之道,也包括为人之道。无论是为学还是为人,导师的一言一行都在潜移默化地影响学生。现在很多学生之所以改实验数据,拼凑毕业论文,在学术上犯规、栽跟头,就是因为缺乏正规的学术规范教育和严格的学术训练,不少指导教师没有尽到为人师表的责任和义务。学术规范应成为学术素质教育的基本环节之一,研究生教育应抓紧补上学术规范教育这一入门课,以培养其学术伦理、学术纪律、学术素养和学术能力。如果研究生存在抄袭剽窃等学术不端行为,那么导师理应承担失察、失职的责任,并引咎受责。

2008年11月1日星期六

K41理论之功率谱【英文】 (The basic theory of K41 of the velocity field: Power Spectrum)

K41理论的物理图像已经在《K41理论之结构函数》(2008年8月26日发布,以下简称“结构篇”)那篇帖子中做了详细的介绍。关于这个物理图像,Richardson在1922年曾写过一首诗来描述它:

Big whorls have little whorls,
Which feed on their velocity;
And little whorls have lesser whorls,
And so on to viscosity
(in the molecular sense)

诗中的“涡旋”(whorls)指的是什么呢?到现在为止,还没有一个清晰的答案。Kolmogorov定义了结构函数,认为它表征了涡旋的特征尺度,从而推导出了2/3律,这就是“结构篇”所介绍的主要内容。Obukhov认为,速度场经过空间Fourier变换后,每一个Fourier成份代表了一种涡旋的运动,并且该成份所具有的波长即是涡旋的特征尺度。据此,可以推导出速度场功率谱的高频成份具有-5/3律,这就是本帖附件中所介绍的内容。

本帖的附件完成于2008年5月,可以在http://picasaweb.google.com/leilphy/K41PowerSpectrum#下载,帖子包含以下内容:
标题:K41理论之功率谱
第一节 简介
第二节 -5/3律
2.1 各种谱的定义
2.2 均匀各向同性湍流的能谱和一维谱的关系
2.3 K41理论的主要结果
第三节 -5/3律和2/3律的关系
3.1 能谱模型
第四节 能量级窜的谱观点
第五节 结论

笔记中如有任何疏漏、错误,请不吝指教,博主对此表示万分地感谢。另外如果您觉得哪一部分有参考价值而引用到您的文章中,请指明引用的来源:http://sanshiphy.blogspot.com/,博主不胜感激。