Lewis fry richardson

Lewis fry richardson Descrição desta imagem, também comentada abaixo Meteorologista Fry-Richardson Data chave
Aniversário 11 de outubro de 1881
Newcastle-upon-Tyne ( Reino Unido )
Morte 30 de setembro de 1953
em Argyll ( Escócia )
Nacionalidade  britânico
Áreas Equações diferenciais ordinárias ( sistemas dinâmicos , método das diferenças finitas )
Instituições Met Office
Diploma King's College (Cambridge) (1906)
Supervisor Joseph john thomson
Reconhecido por Teoria do caos , invariância de escala

Lewis Fry Richardson ( 1881 - 1953 ) é um matemático , meteorologista e psicólogo do Reino Unido . Durante os anos de 1916 - 1918 , ele imaginou prever o tempo das equações atmosféricas primitivas , as leis da mecânica dos fluidos que governam os movimentos de ar.

Infância

Richardson nasceu em 1881 em Newcastle-upon-Tyne - um porto industrial no norte da Inglaterra - em uma família Quaker . Ele foi enviado para a escola de Bootham, tendo essa afiliação, como interno, e lá desenvolveu seu gosto pelas ciências e pela história natural . Aos 19, ele entrou no King's College (Cambridge), onde obteve o título de Bacharel em Física . Seu diretor foi Joseph John Thomson , Prêmio Nobel de Física , por sua especialização em Física e Matemática .

Ele entrou no Laboratório de Física Nacional após seus estudos e lecionou na University College of Aberystwyth ( País de Gales ). Ele também trabalhou para a indústria e mais tarde lecionou no Manchester College of Technology . Durante os primeiros dez anos de sua carreira, ele desenvolveu técnicas matemáticas para a resolução aproximada de equações diferenciais não lineares ou acopladas . Ele os aplicou ao problema de resolver equações na física da atmosfera, esperando obter um método prático.

Em 1913, Richardson mudou-se para o Observatório Eskdalemuir na Escócia e tornou-se diretor do Observatório de Pesquisa Meteorológica e Magnética, uma filial do Met Office . Lá, ele continuou sua pesquisa sobre previsão do tempo. Em 1916 , como um Quaker , contrário a pegar em armas, juntou-se ao corpo dos trabalhadores das ambulâncias na França ( Friends 'Ambulance Unit ). Ele então aproveitou seu tempo livre para aperfeiçoar suas idéias e as escreveu em um manuscrito que quase perdeu.

Retornando à Inglaterra em 1919 , Richardson voltou ao Met 'Office em uma estação experimental perto de Oxford, onde trabalhou na turbulência do ar. Isso o levou a desenvolver um critério para qualificar a turbulência denominado número de Richardson . Quando o Met'Office ficou sob a direção do Ministério da Aeronáutica, Richardson renunciou por causa de suas crenças quaker e ingressou no Westminster Training College como chefe do departamento de física.

Trabalho na previsão do tempo

Vilhelm Bjerknes havia proposto já em 1904 que a atmosfera obedecia a um conjunto de variáveis ​​que podiam ser ligadas na forma de equações que ele acreditava serem solucionáveis. Richardson, portanto, tentou mostrar que o cálculo realmente permitiria fazer previsões do tempo, numa época em que os computadores eletrônicos ainda não existiam. Ele publicou seu método em 1922 , apenas três anos após a teoria das frentes meteorológicas e da ciclogênese de latitude média ter sido publicada por Vilhelm e Jacob Bjerknes . Richardson defendeu técnicas computacionais para simplificar as equações e indicou que era necessário partir de uma situação meteorológica com grande quantidade de dados terrestres e de altitude em todo o globo.

Por meio de formulários padronizados, para agilizar o cálculo por meio da divisão do trabalho, estimou que seriam necessárias 64 mil pessoas para que a previsão fosse emitida antes dos eventos. Richardson dividiu o globo em uma grade retangular de 230 km ( latitude ) por 200  km ( longitude ), resultando em 3.200 colunas verticais ao redor da Terra. Além disso, ele dividiu a atmosfera em fatias a 4, 7 e 12  km de altitude e propôs cálculos por intervalos de tempo de 3 horas. Este enorme sistema foi apelidado de "a planta de previsão do tempo". "

No entanto, um pequeno teste para prever a evolução da pressão atmosférica de acordo com este método, mas sem todo o pessoal, deu um resultado muito decepcionante: a variação calculada foi de 145  hPa em 6 horas, um valor praticamente impossível quando se pensa nisso. que uma variação de 20  hPa é considerada uma variação extrema para tal período de observação; na verdade, a variação medida era quase zero. O erro de Richardson foi discretizar os derivados das equações atmosféricas primitivas sem levar em conta a variabilidade experimental dos dados.

Essas derivadas envolvem divisões de números muito próximos uns dos outros (por exemplo, variação de pressão ou temperatura ao longo do tempo); entretanto, a variação nas variáveis ​​meteorológicas pode ser da ordem do erro de sua medição e, além disso, pode ser instantaneamente grande sem durar. Portanto, é necessário usar valores suavizados ao longo de um determinado período para obter resultados realistas. Sabe-se agora que o intervalo de tempo não deveria ter ultrapassado meia hora nos cálculos e que os dados iniciais, não tendo passado pelo controle de qualidade, introduziam instabilidades de cálculo. Richardson, no entanto, demonstrou a ideia de que a previsão do tempo computacional era possível e os problemas de logística humana e financeira foram posteriormente resolvidos com o advento dos computadores .

Pouco mais de vinte anos depois, em 1946, o meteorologista Jule Charney participou da conferência de Princeton, organizada por John von Neumann , sobre "Meteorologia Dinâmica e Computação Automática de Alta Velocidade", antes de trabalhar com Arnt Eliassen, Eric Eady e Ragnar Fjortoff na atmosfera atmosférica equações. Em 1948, Charney formulou as hipóteses (vento horizontal quase geostrófico e pressão quase hidrostática) permitindo a construção do primeiro modelo de previsão atmosférica em escala sinótica, para latitudes médias, e testou-o com sucesso, emMarço de 1950, no ENIAC , um dos primeiros computadores eletrônicos. A máquina meteorológica tornou-se uma realidade. Em 1952, Jule Charney escreveu a Richardson para compartilhar seu trabalho, mas ele já virou a página desde 1926.

Mudança de direção

A possível utilização de seu trabalho em meteorologia por motivos militares fez Richardson abandonar, por causa de suas profundas convicções pacifistas , esse campo de pesquisa de meados da década de 1920. Em seguida, voltou-se para o estudo da dinâmica, da estatística e dos motivos da existência de guerras . Ele também tentou publicar um primeiro livro, Mathematical Psychology of War , que dedicou aos seus camaradas motoristas de ambulância da guerra. Não encontrando uma editora pronta para fazê-lo, ele mesmo o fez em 1919.

A partir de 1926, ele começou a coletar o máximo de dados possível sobre a causa dos conflitos armados, desde a Primeira Guerra Mundial até os poderes das guerras de gângsteres de Chicago . Ele se formou em psicologia aos 48 anos, tornou-se diretor do Paisley Technical College (agora Paisley University ) em 1929, e começou sua pesquisa sobre conflitos internacionais. Esse se tornou seu principal interesse pelo resto de sua vida, embora ele continuasse a trabalhar ocasionalmente no problema da turbulência. Depois de receber uma herança em 1939, Richardson renunciou ao cargo anterior para se dedicar inteiramente à análise psicológica das guerras.

Como fez com a meteorologia, ele analisou seus dados usando equações diferenciais e probabilidades, considerando o armamento de duas nações e o comprimento de sua fronteira comum. Ele formulou a hipótese de que essas duas variáveis ​​eram diretamente proporcionais e levavam ao atrito entre as nações. As soluções para seu sistema de equações podem ser usadas para analisar o potencial de conflito armado. Em Arms and Insecurity (1949) e Statistics of Deadly Quarrels (1950), ele tentou explicar suas teorias sobre as causas estatísticas das guerras.

Ele morreu em 1953 em Argyll , Escócia .

Pesquisa fractal

No decorrer de sua pesquisa sobre conflito armado, Richardson teve que calcular o comprimento das fronteiras entre as nações. Ele percebeu que os dados disponíveis sobre este assunto variavam muito de uma fonte para outra. Ele, portanto, começou a investigar a causa dessas discrepâncias: mudança de unidade de medida entre as fontes, método de medição, etc. Ele descobriu que quanto menor a unidade mínima de medida usada, mais longo o limite era conhecido como efeito Richardson.

Por exemplo, a imagem à direita mostra três medidas da costa da Grã-Bretanha com padrões cada vez mais finos que fornecem comprimentos diferentes. Isso não significa, entretanto, que o comprimento da costa se torna infinito se usarmos uma unidade de medida infinitamente pequena, uma impossibilidade quântica . Essa pesquisa foi geralmente ignorada pela comunidade científica da época, mas retomada mais tarde por Benoît Mandelbrot em 1967 em seu artigo How Long Is the Coast of Britain?  (fr) ( Qual é a extensão da costa do Reino Unido  ? ) sobre o estudo dos fractais .

Reconhecimento

Ele foi eleito membro da Royal Society e secretário da Royal Meteorological Society . Ele é autor de mais de 100 publicações científicas e vários livros sobre conflito. Várias instituições levam seu nome como Instituto Richardson de Estudos para a Paz e Resolução de Conflitos da Universidade de Lancaster .

Notas

  1. (en) Keith C. Heidorn, “  LF Richardson: Construindo a previsão de Fábrica  ” , O Tempo Doctor,1 ° de dezembro de 2004.
  2. Benoit Mandelbrot , Fractal objetos ,1995( 1 st  ed. 1975), 208  p. ( ISBN  978-2-08-081301-5 ) , cap.  15 ("Esboços biográficos").
  3. (in) Vilhelm Bjerknes, "  The problem of Weather Prediction, as seen from the Standpoints of Mechanics and Physics  " , NOAA (acessado em 12 de novembro de 2018 ) .
  4. "  Richardson (Lewis Fry)  " [ arquivo de 24 de fevereiro de 2011] , Glossário , Météo-France (acessado em 12 de novembro de 2018 ) .
  5. (em) Peter Lynch Met Éiriann, "  Previsão de Richardson: O que deu errado?  " , NOAA,Junho de 2004 - Uma análise do primeiro ensaio de previsão de Richardson.
  6. (em) Chester W. Newton e Eero O. Holopainen , ciclones extratropicais: o volume memorial Erik Palmén , Boston, MA, AMS ,1990( ISBN  978-1-878220-03-5 e 1-878220-03-9 , OCLC  22613555 ).
  7. Michel. Rochas e Jean-Pierre Javelle , Meteorologia: previsão numérica do tempo e do clima , Syros / Alternatives,1993( ISBN  2-86738-971-2 e 978-2-86738-971-9 , OCLC  300226287 ).
  8. Cf. os desenvolvimentos em B. Mandelbrot , Fractal objects e Overview of the fractal language , Flammarion , col.  "Champs-Flammarion",1975( reimpressão  1984, 1989, 1995).

Bibliografia

Veja também

Artigos relacionados

links externos