Atmospheric variability and the Atlantic multidecadal oscillation. Mathematical analysis of Low-order models

Promotie: dhr. A.E. Sterk, 16.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Atmospheric variability and the Atlantic multidecadal oscillation. Mathematical analysis of Low-order models

Promotor(s): prof.dr. H.W. Broer, prof.dr. C. Simó, prof.dr.ir. H.A. Dijkstra

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Nieuw dynamisch scenario voor atmosferische laagfrequente variabiliteit

Observaties van de oppervlaktetemperatuur van de Noord-Atlantische Oceaan bevatten aanwijzingen voor schommelingen met een tijdschaal van enkele decennia. Deze variabiliteit wordt ook wel aangeduid als de Atlantische Multidecadale Oscillatie (AMO). Modellen voor de grootschalige oceaancirculatie suggereren dat het patroon van de oppervlaktetemperatuur en de tijdschaal van de AMO worden verklaard door variaties in de thermohaliene circulatie. De amplitude van de AMO wordt echter vermoedelijk bepaald door de bovenliggende atmosfeer.

In dit proefschrift onderzoeken we (1) de dynamica van laagfrequente variabiliteit van de atmosfeer op gemiddelde noorderbreedte en (2) het effect daarvan op de AMO. Daartoe bestuderen we zogenaamde lage-orde modellen. Deze modellen worden afgeleid door de (onbekende) oplossing van een stelsel partiele differentiaalvergelijkingen te projecteren op een geschikt gekozen eindig-dimensionale functieruimte. De dynamica van de aldus verkregen modellen wordt bestudeerd in het raamwerk van de wiskundige theorie van dynamische systemen. Door het systematisch bestuderen van aantrekkers en hun bifurcaties wordt een coherent beeld van de dynamica verkregen. Van bijzonder belang zijn de overgangen van ordelijke naar meer gecompliceerde of zelfs chaotische dynamica.

De drie belangrijkste resultaten van het onderzoek zijn (1) een nieuw dynamisch scenario voor atmosferische laagfrequente variabiliteit waarbij vreemde aantrekkers onregelmatige atmosferische planetaire golven representeren, (2) een sterk vereenvoudigd model dat de kwalitatieve eigenschappen van de AMO beschrijft en (3) een deterministisch mechanisme waarbij de AMO wordt aangedreven door een chaotische atmosfeer.

Alef Sterk (Sneek, 1982) studeerde wiskunde aan de RUG en deed zijn promotieonderzoek bij het Johann Bernoulli Instituut voor Wiskunde en Informatica.