Rain Formation in Warm Clouds: General Systems Theory

هدف این کتاب ترویج درک برخی از مسائل اساسی ریاضی و علمی در موضوعات مرتبط با دینامیک آب و هوا، آشوب و مکانیک کوانتومی است. این بر اساس کار تحقیقاتی قابل توجهی در علوم جوی است که بیش از بیست سال انجام شده است.

جریان های جوی نوسانات فراکتالی مشابه خود را نشان می دهند، که نشانه ای از همبستگی های دوربرد در تمام مقیاس های فضا-زمان است. شبیه‌سازی و پیش‌بینی واقعی جریان‌های جوی مستلزم ادغام فیزیک ویژگی‌های نوسانات فراکتال مشاهده‌شده در تئوری هواشناسی سنتی است. یک مدل تئوری سیستم‌های عمومی برای نوسانات فضا-زمان فراکتال در جریان‌های اتمسفری متلاطم ارائه شده و برای تشکیل باران در ابرهای گرم اعمال می‌شود. این مدل معادلات جهانی حاکم بدون مقیاس را برای فرآیندهای رشد ابر ارائه می دهد. پارامترهای ابر پیش‌بینی‌شده مدل با مشاهدات گزارش‌شده، به‌ویژه، توزیع اندازه ابر مطابقت دارد. تشکیل باران می تواند در ابرهای گرم در عرض 30 دقیقه اتفاق بیفتد همانطور که در عمل در شرایط مطلوب تامین رطوبت در محیط مشاهده شد. مفاهیم فیزیکی ابرهای سنتی برای توسعه باران به بیش از یک ساعت نیاز دارد تا یک قطره باران در اندازه کامل شکل بگیرد.

این کتاب برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی هواشناسی، علوم جوی/فیزیک، علوم محیطی، و دانشمندانی که در زمینه موضوع کتاب و همچنین حوزه چند رشته‌ای دینامیک غیرخطی و آشوب کار می‌کنند، زمینه مطالعه فراهم می‌کند.

This book aims to promote the understanding of some of the basic mathematical and scientific issues in the subjects relating to climate dynamics, chaos and quantum mechanics. It is based on substantial research work in atmospheric science carried out over twenty years.

Atmospheric flows exhibit self similar fractal fluctuations, a signature of long-range correlations on all space-time scales. Realistic simulation and prediction of atmospheric flows requires the incorporation of the physics of observed fractal fluctuation characteristics in traditional meteorological theory. A general systems theory model for fractal space-time fluctuations in turbulent atmospheric flows is presented and applied to the formation of rain in warm clouds. This model gives scale-free universal governing equations for cloud growth processes. The model predicted cloud parameters are in agreement with reported observations, in particular, the cloud drop-size distribution. Rain formation can occur in warm clouds within 30 minutes as observed in practice under favourable conditions of moisture supply in the environment. Traditional cloud physical concepts for rain development requires over an hour for a full-sized raindrop to form.

The book provides background reading for postgraduate students of Meteorology, Atmospheric Sciences/Physics, Environmental Sciences, and scientists working in the field of the topic of the book as well as the multidisciplinary field of Nonlinear Dynamics and Chaos.