Dynamische Meteorologie und Klimatologie: Abteilung 4

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Allgemein

Die Forschungen, die in dieser Abteilung durchgeführt werden, drehen sich um die fundamentalen Aspekte der Atmosphären- und Klimawissenschaft, hauptsächlich in Bezug auf die Variabilitäts- und Vorhersehbarkeitsprobleme, sowie um die Anwendungen in den matematischen Modellisierungs- und Datenanalysegebieten. Die Forscher der Abteilung sind ursächlich verantworltich für die Anpassung, Anwendung und Ausbreitung von Mitteln und Konzepten der nicht-linearen Wissenschaft  und der Chaostheorie auf den Gebieten der Meteorologie und Klimatologie . Neben der Forschung ist die Abteilung auch in der  Ausbildung in den vorgenannten Bereichen tätig. So betreut sie regelmäβig Doktoranden und Studenten der Wissenschaftsfakultät der ULB, sowie Post-Doktoranden im Rahmen internationaler Projekte. Abteilungsleiterin C. Rouvas-Nicolis hält an der ULB eine Vorlesung über "Mathematischen Modelle in der Geophysik " , und Arbeitsleiter S. Vannitsem einen Kurs über "Dynamische Meteorologie".

Einige Resultate:

• Die Entwicklung einer Wachstumstheorie von Anfangsfehlern in instabilen Systemen und ihre Anwendung auf Modelle mit niedriger Auflösung und auf operationelle Modelle.
• Die Modellierung der Eiszeit des Quartärs und die Entdeckung der "stochastischen Resonanz", die eine qualitative Erklärung der Empfindlichkeit des klimatischen Systems für externe Einflüsse mit schwacher Amplitude liefert.
• Der Nachweis einer chaotischen Dynamik, die der Eiszeit des Quartärs zu Grunde liegt, und die entsprechende Modellierung davon.
• Die Entwicklung probabilistischer Vorhersagemodelle und ihre Anwendung bei der Klassifikation und Vorhersage atmosphärischer und hydrologischer Regime, und die Wiederkehr atmosphärischer Analogien.
• Die statistischen und dynamischen Eigenschaften regionaler Vorhersagemodelle .

 

Haupttätigkeiten

Aktuelle Forschungen:

• Statistische und dynamische Eigenschaften von Modellfehlern. Entsprechende Anteile der Fehler der Parameterwerte, der Parametrisierung von kleinskaligen Prozessen, und der Unsicherheiten der Randbedingungen.
• Einheitlicher Ansatz, der die Fehler aufgrund der Unsicherheiten der Anfangsbedingungen und der Modellierungsfehler umfasst.
• Kontrollstrategien für Vorhersagefehler: Modellierung der Fehlerquellen durch Rauschen verschiedener Art, model output statistics (MOS).
• Entwicklung einer dynamischen Theorie extremer Werte, die sich aus den deterministischen Evolutionsgesetzen ergeben: Wahrscheinlichkeitsverteilung, Wiederkehrzeit, Vergleich mit dem traditionellen statistischen Ansatz. Erforschung extremer Ereignisse, anhand natürlicher Datenquellen. 
• Kinetik der Zustandsübergänge: Überganseffekte, Nukleation in Anwesenheit metastabiler Phasen, Selbstzusammenfügen komplexer Materialien (Aerosole, Schadstoffe) in der Atmosphäre.  

Nationale, internationale und intra-institutionelle Zusammenarbeit :

• Mit der Abteilung hydrometeorologische Modellierung des KMI im Rahmen des Projekts "Approche nouvelle de l'assimilation de données intégrant les propriété dynamiques et statistiques de l'erreur de modélisation" subventioniert von der föderalen wissenschaftlichen Politik (Drs A. Deckmyn et P. Termonia).
• Mit dem Forschungenzentrum der Nicht-Linearen Phänomene und der Komplexen Systeme der Freien Universität Brussel (ULB), im Rahmen der Kontaktgruppe FNRS und der Doktorandenschule "Phénomènes non-linéaires, systèmes complexes et physique statistique" (Prof. P. Gaspard), sowie im Rahmen des Projekts "influence of mass transport and surface growth processes on protein crystal perfection" subventioniert durch die europäische Raumfahrtbehörde (Prof. G. Nicolis).
• Mit fünfzehn europäischen Laboren im Rahmen des Projekts "Extreme Ereignisse: Ursachen und  Folgen", subventioniert durch die Europäischen Kommission.

 

Kontaktpersonen

Prof. Catherine Rouvas-Nicolis, Abteilungsleiterin
Tel : +32(0)2 3730549
Fax: +32(0)2 3730548
E-mail : cnicolis@oma.be

Dr. Stéphane Vannitsem, Arbeitsleiter
Tel : +32(0)2 3730552
Fax : +32(0)2 3730548
E-mail : svn@oma.be

Dr. Alberto Carrassi, Post-Doc
Tel : +32(0)2 3730547
Fax : +32(0)2 3730548
E-mail : carrassi@oma.be

Mr. Rui A. P. Perdigao, Doktorand
Tel : +32(0)2 3730542
Fax: +32(0)2 3730548
E-mail : perdigao@oma.be

Mr. Julien Lambaerts, Doktorand
Tel : +32(0)2 3730551
Fax: +32(0)2 3730548
E-mail : jlambaer@oma.be

 

Jüngste Publikationen

Internationale Artikel mit Lektürekomitee:

• Nicolis, G., V. Basios and C. Nicolis, C. 2004. Pattern formation and fluctuation-induced transitions in protein crystallization, J. Chem. Phys., 120, 7708-7719.
• Nicolis, C. 2004. Dynamics of model error : the role of unresolved scales revisited, J. Atmos. Sci., 61, 1740-1753.
• Nicolis, C. and G. Nicolis 2004. Noisy limit point bifurcation with a slowly increasing parameter, Europhys. Lett., 66, 185-191.
• Nicolis, G. and C. Nicolis, 2005. Kinetics of phase transitions in the presence of an intermediate state : a generic model, Physica A, 351, 22-29.
• Nicolis, C. 2005. Can error source terms in forecasting models be represented as Gaussian Morkov noises? Q. J. R. Meteorol. Soc., 131, 2151-2170.
• Nicolis, G. A. Garcia Cantu and C. Nicolis 2005. Dynamical aspects of interaction networks, Bifurcation and Chaos, 15, 3467-3480.
• Nicolis, C. and G. Nicolis 2005. Stochastic resonance in the presence of slowly varying control parameters, New J. Phys, 7, 1-14.
• Roulin, E. and S. Vannitsem 2005. Skill of medium range hydrological ensemble prediction, J. Hydromet., 6, 729-744.
• Vannitsem, S. and F. Chomé, 2005. One-way nested regional climate simulations and domain size. J. Clim., 18, 229-233.
• Nicolis, C., V. Balakrishnan and G. Nicolis 2006. Extreme events in deterministic dynamical systems, Phys. Rev. Lett. 97, 210602(4).
• Vannitsem, S. 2006. The role of scales in the dynamics of parameterization uncertainties, J. Atmos. Sci, 63, 1659-1671.
• Nicolis, C. 2007. Dynamics of model error : the role of the boundary conditions, J. Atmos. Sci., 64, 204-215.
• Nicolis, C. and G. Nicolis, 2007. Dynamics of switching in nonlinear kinetics, J. Phys.:Condens. Matter 19, 065131(13).
• Kozak, J., C. Nicolis and G. Nicolis 2007. Modeling the early stages of self-assembly in nanophase materials, J. Chem. Phys., 126, 154701(8).
• Vannitsem, S. 2007. Statistical properties of the temperature maxima in an intermediate order Quasi-Geostrophic model, Tellus, 59, 80-95.
• C. Nicolis and S. C. Nicolis 2007. Return time statistics of extreme events in deterministic dynamical systems, Europhys. Lett, 80, 40003-1-6.

Monographie

• Nicolis, G. and C. Nicolis 2007. Foundations of Complex Systems : nonlinear dynamics, statistical physics, information and prediction, World Scientific.