Nonlinear Physical Oceanography: A Dynamical Systems Approach to the Large Scale Ocean Circulation and El Niño

در این کتاب، روش‌شناسی نظریه سیستم‌های دینامیکی برای بررسی فیزیک گردش جهانی اقیانوس به کار گرفته شده است. موضوعات شامل پویایی جریان خلیج فارس در اقیانوس اطلس، پایداری گردش ترموهالین و پدیده ال نینو/نوسانات جنوبی در اقیانوس آرام گرمسیری است. از سوی دیگر، این کتاب همچنین به روش‌های عددی برای بکارگیری تجزیه و تحلیل دوشاخه بر روی سیستم‌های دینامیکی ابعادی بزرگ، با هزاران درجه آزادی یا بیشتر، که از طریق گسسته‌سازی مدل‌های اقیانوسی به وجود می‌آیند، می‌پردازد. رویکرد جدید در درک پدیده های تغییرپذیری آب و هوا از طریق تجزیه و تحلیل سیستماتیک در سلسله مراتبی از مدل ها با استفاده از این تکنیک ها است. به این ترتیب، نمای کلی خوبی از روابط بین نتایج مدل های مختلف در سلسله مراتب به دست می آید. توصیف مکانیکی از فیزیک نتایج ارائه شده است و در صورت امکان، پیوندهایی با نتایج مدل‌ها و مشاهدات پیشرفته جستجو می‌شود. انتظار می رود خواننده پیش زمینه ای در دینامیک سیالات تراکم ناپذیر اولیه و ریاضیات کاربردی داشته باشد، اگرچه سطح متن مختلط و گاهی کاملاً مقدماتی است. هر فصل نسبتاً مستقل است و جزئیات بسیاری از مشتقات ارائه شده است. هدف این کتاب دانشجویان تحصیلات تکمیلی و محققان در هواشناسی، اقیانوس‌شناسی و رشته‌های مرتبط است که علاقه‌مند به حل مشکلات اساسی در اقیانوس‌شناسی دینامیکی و دینامیک آب و هوا هستند.

In this book, the methodology of dynamical systems theory is applied to investigate the physics of the global ocean circulation. Topics include the dynamics of the Gulf Stream in the Atlantic Ocean, the stability of the thermohaline circulation and the El Niño/Southern Oscillation phenomenon in the Tropical Pacific. On the other hand, the book also deals with the numerical methods for applying bifurcation analysis on large dimensional dynamical systems, with thousands or more degrees of freedom, which arise through discretization of ocean models. The novel approach in understanding the phenomena of climate variability is through a systematic analysis within a hierarchy of models using these techniques. In this way, a nice overview is obtained of the relations between the results of the different models within the hierarchy. Mechanistic description of the physics of the results is provided and, where possible, links with results of state-of-the-art models and observations are sought. The reader is expected to have a background in basic incompressible fluid dynamics and applied mathematics, although the level of the text is mixed and sometimes quite introductory. Each chapter is rather self-contained and many details of derivations are provided. The book is aimed at graduate students and researchers in meteorology, oceanography, and related fields who are interested in tackling fundamental problems in dynamical oceanography and climate dynamics.