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

در این کتاب، روش شناسی نظریه سیستم های دینامیکی برای بررسی فیزیک گردش اقیانوس در مقیاس بزرگ به کار گرفته شده است. موضوعات شامل پویایی جریان های مرزی غربی مانند جریان خلیج فارس در اقیانوس اطلس و کوروسیو در اقیانوس آرام، پایداری گردش ترموهالین و پدیده ال نینو/نوسانات جنوبی در اقیانوس آرام گرمسیری است. این کتاب همچنین به روش‌های عددی برای اعمال تحلیل انشعاب بر روی سیستم‌های دینامیکی بزرگ‌بعدی، با ده‌ها هزار (یا بیشتر) درجه آزادی، که از طریق گسسته‌سازی مدل‌های اقیانوس و آب‌وهوا به وجود می‌آیند، می‌پردازد. رویکرد جدید برای درک پدیده های تغییرپذیری آب و هوا از طریق تجزیه و تحلیل سیستماتیک ساختار راه حل سلسله مراتبی از مدل ها با استفاده از این تکنیک ها است. به این ترتیب می توان بین نتایج مدل های مختلف در سلسله مراتب ارتباط برقرار کرد. توصیف مکانیکی از فیزیک نتایج ارائه شده است و در صورت امکان، پیوندهایی با نتایج مدل‌ها و مشاهدات اقیانوسی (و آب و هوا) پیشرفته جستجو می‌شود. انتظار می رود خواننده پیش زمینه ای در دینامیک سیالات پایه و ریاضیات کاربردی داشته باشد، اگرچه سطح متن گاهی اوقات کاملاً مقدماتی است. هر یک از فصل ها نسبتاً مستقل است و جزئیات بسیاری از مشتقات ارائه شده است. تمرین های ارائه شده در پایان هر فصل آن را به یک متن عالی در سطح فارغ التحصیلی تبدیل می کند.

این کتاب برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی و محققین هواشناسی، اقیانوس شناسی و رشته های مرتبط که علاقه مند به حل مشکلات اساسی اقیانوس شناسی دینامیکی و دینامیک آب و هوا هستند، می باشد.

In this book, methodology of dynamical systems theory is applied to investigate the physics of the large-scale ocean circulation. Topics include the dynamics of western boundary currents such as the Gulf Stream in the Atlantic Ocean and the Kurosio in the Pacific Ocean, the stability of the thermohaline circulation, and the El Niño/Southern Oscillation phenomenon in the Tropical Pacific. The book also deals with the numerical methods to apply bifurcation analysis on large-dimensional dynamical systems, with tens of thousands (or more) degrees of freedom, which arise through discretization of ocean and climate models. The novel approach to understand the phenomena of climate variability is through a systematic analysis of the solution structure of a hierarchy of models using these techniques. In this way, a connection between the results of the different models within the hierarchy can be established. Mechanistic description of the physics of the results is provided and, where possible, links with results of state-of-the-art ocean (and climate) models and observations are sought. The reader is expected to have a background in basic fluid dynamics and applied mathematics, although the level of the text sometimes is quite introductory. Each of the chapters is rather self-contained and many details of derivations are provided. Exercises presented at the end of each chapter make it a perfect graduate-level text.

This 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.