Dvourozměrná turbulence a zemské klima - NFPL221

• Anglický název: Two-dimensional turbulence and Earth’s climate
• Zajišťuje: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2023
• Semestr: letní
• E-Kredity: 6
• Rozsah, examinace: letní s.:2/2, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: Mgr. Emil Varga, Ph.D.; doc. Dr. Marco La Mantia, Ph.D.

Anotace

čeština

V komplexních nelineárních systémech může plynulá změna parametru vést k náhlé a kvalitativní změně chování skrz tzv. bifurkace. I relativně malá změna například průměrné teploty oceánů může vést k drastickým změnám klimatu a asociovaných globálních proudění, které jsou na největších škálách přibližně dvourozměrné.

Poslední úprava: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (30.04.2024)

angličtina

In complex nonlinear systems continuous change of a parameter can lead to sudden and qualitative change of the system behavior through so-called bifurcations. Even a relatively small change in, for example, the mean temperature of the oceans can lead to drastic changes of the climate and associated global flows, which, on the largest scale, are approximately two-dimensional.

Poslední úprava: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (30.04.2024)

Cíl předmětu

čeština

Přednáška obeznámí studenty s teorií dvourozměrné a kvazi-dvourozměrné turbulence, bifurkace v přechodových prouděních, a jejich aplikacemi na vybrané geofyzikální proudění. Poznatky získané absolvováním kurzu pomohou studentům hlouběji porozumět určitým aspektům probíhající klimatické změny, důkazům a konsekvencím její existence.

Poslední úprava: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (06.02.2024)

angličtina

During the course, students will learn the current theoretical understanding of two-dimensional and quasi-two-dimensional turbulence, bifurcations in transitional flows and their applications to selected geophysical flows. The material taught in this course will help students understand certain aspects of climate change more deeply, including the proofs and consequences of its existence.

Poslední úprava: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (06.02.2024)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

K zakončení předmětu jsou nutné zápočet a zkouška. Zápočet bude udělen za aktivní účast na cvičeních a za zpracování dat naměřených v praktické části do protokolu.

Poslední úprava: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (06.02.2024)

angličtina

To complete the course, a credit and exam are required. The course credit will be awarded for active participation in the course tutorials and for preparing a report based on measured data obtained during lab component of the course.

Poslední úprava: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (06.02.2024)

Literatura

čeština

G. Boffetta, R. E. Ecke, Two-Dimensional Turbulence, Annual Review of Fluid Mechanics 44, 427-451 (2012)

P. A. Davidson, Turbulence: An Introduction for Scientists and Engineers, Oxford University Press 2015

M. Lesieur, Turbulence in Fluids, Springer 2008

U. Frisch, Turbulence: The legacy of A. N. Kolmogorov, Cambridge University Press 1995

Poslední úprava: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (06.02.2024)

Požadavky ke zkoušce

čeština

Požadavky k ústní zkoušce jsou stanoveny sylabem a v rozsahu učiva probraného na přednášce

Poslední úprava: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (06.02.2024)

angličtina

Requirements to complete the exam correspond to the syllabus to the extent presented throughout the lectures

Poslední úprava: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (06.02.2024)

Sylabus

čeština

Stručný přehled trojrozměrné turbulence; Kolmogorova teorie; Richardsonova kaskáda

Základní důsledky dvourozměrnosti; inverzní kaskáda

Sebe-podobnost a její narušení; koherentní struktury

Přechod do turbulence; modelování pomocí dynamických systémů; bifurkace a chaos

Spojitá a diskrétní vorticita; Onsagerův vírový plyn

Kvazi-2D systémy; aplikace na vybrané geofyzikální proudění, bifurkace a klimatická změna

Experimentální metody zobrazování proudění; Particle Image Velocimetry

Poslední úprava: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (30.04.2024)

angličtina

Brief review of three-dimensional turbulence; Kolmogorov theory; Richardson cascade

Basic consequences of two-dimensionality; inverse cascade

Self-similarity and its violation; coherent structures

Transition to turbulence; dynamical systems modeling; bifurcations and chaos

Continuous and discrete vorticity; Onsager vortex gas

Quasi-2D systems; applications to selected geophysical flows; bifurcations and climate change

Experimental methods of flow visualization; Particle Image Velocimetry

Poslední úprava: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (06.02.2024)