​Dynamics of the Lorenz-96 model

Nieuwe inzichten in atmosfeer model

De atmosfeer is een heel complex en chaotisch systeem vanwege de vele verschillende factoren die haar gedrag beïnvloeden. Het proefschrift van Dirk van Kekem is gewijd aan het atmosferisch model van Edward Lorenz uit 1996, een testmodel dat speciaal geconstrueerd is om fundamentele vragen met betrekking tot de voorspelbaarheid van de atmosfeer te bestuderen. Het model beschrijft golven in de atmosfeer door een cirkel van constante breedtegraad in een aantal gelijke sectoren te verdelen en voor elke sector de waarde van een meteorologische grootheid te nemen. Hoewel het Lorenz-96 model de atmosfeer niet realistisch beschrijft, is het - vanwege haar eenvoud - nog steeds een veel gebruikt model, ook voor toepassingen buiten de geofysica.

De doelstelling van het onderzoek van Van Kekem was het ontrafelen van de dynamische structuur van het Lorenz-96 model, iets wat nog niet eerder systematisch was onderzocht. Hiervoor heeft hij de symmetrie van het model geanalyseerd en de bifurcaties van de stabiele aantrekkers bestudeerd met behulp van zowel analytische als numerieke methoden. Op deze manier kreeg Van Kekem een volledig overzicht van de transitie van het stabiele evenwicht via verschillende bifurcaties (namelijk de Hopf, Hopf-Hopf en pitchfork bifurcaties) naar één of meer stabiele periodieke banen voor elke dimensie.

Verder presenteert Van Kekem een samenhangend overzicht van de spatio-temporele eigenschappen en routes naar chaos van de resulterende golven. Het blijkt dat de kwalitatieve en kwantitatieve eigenschappen van de dynamica beide van de dimensie afhangen. De resultaten van dit onderzoek vergroten het begrip van de dynamica van het Lorenz-96 model en zijn te gebruiken bij het kiezen van geschikte parameterwaarden in specifieke toepassingen.

Het promotieonderzoek van Dirk van Kekem vond plaats bij de afdeling Dynamische Systemen en Mathematische Fysica van het Johann Bernoulli Instituut, met financiering door de RUG.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/c67926eb-c8ef-4b9a-a48a-6e965f7d2262