Météorologie et climatologie dynamiques: section 4

Généralités

Les recherches menées au sein de la Section portent sur les aspects fondamentaux de la science de l'atmosphère et du climat, principalement en rapport avec les problèmes de variabilité et de prévisibilité, ainsi que sur des applications dans les domaines de la modélisation mathématique et de l'analyse des données. Les chercheurs de la Section sont à l'origine de l'adaptation, l'application et l'extension dans les domaines de la météorologie et climatologie, des outils et concepts de la science du non-linéaire et de la théorie du chaos. Outre sa vocation de recherche, la Section est également engagée dans des activités de formation dans les domaines susmentionnés. C'est ainsi qu'elle encadre régulièrement des doctorants et mémorants de la Faculté des Sciences de l'ULB ainsi que des post-doctorants dans le cadre des projets internationaux. C. Rouvas-Nicolis, chef de Section, dispense à l'ULB un cours sur les "Modèles mathématiques en géophysique" et S. Vannitsem, chef de travaux, un cours de "Météorologie Dynamique".
Parmi les réalisations de la Section, citons :

  • Le développement d'une théorie de la croissance des erreurs initiales dans les systèmes instables et son application à des modèles de basse résolution et à des modèles opérationnels.
  • La modélisation des glaciations du Quaternaire et la découverte du phénomène de "résonance stochastique", fournissant une explication qualitative de la sensibilité du système climatique à des forçages externes de faible amplitude.
  •   La mise en évidence d'une dynamique chaotique sous-tendant les glaciations du Quaternaire et la modélisation de celle-ci.
  • Le développement de modèles de prévisions probabilistes et leur application dans la classification et prévision des régimes atmosphériques et hydrologiques, et la récurrence d'analogues atmosphériques.
  •   Les propriétés statistiques et dynamiques de modèles de prévision régionale.
 

Activités principales

Recherches en cours :

 

  • Propriétés statistiques et dynamiques des erreurs de modélisation. Rôles respectifs des erreurs sur les valeurs de paramètres, de la paramétrisation des processus à petite échelle et des incertitudes sur les conditions aux limites.
  •  Approche unifiée englobant les erreurs dues aux incertitudes sur l'état initial et les erreurs de modélisation.
  • Stratégies de contrôle des erreurs de prévision : modélisation des sources d'erreurs par des bruits de différents types, model output statistics (MOS).
  • Développement d'une théorie dynamique de valeurs extrêmes engendrées par des lois d'évolution déterministes : distributions de probabilité, temps de retour, comparaison avec l'approche statistique traditionnelle. Etude des événements extrêmes issus des données naturelles.
  • Cinétique des transitions entre états : effets transitoires, nucléation en présence de phases métastables, auto-assemblage de matériaux complexes (aérosols, polluants) dans l'atmosphère.

Collaborations intra-institutionnelles, nationales et internationales :

  •   Avec la Section Modélisation hydrométéorologique de l'IRM notamment dans le cadre du projet "Approche nouvelle de l'assimilation de données intégrant les propriété dynamiques et statistiques de l'erreur de modélisation" subventionné par la politique scientifique fédérale (Drs A. Deckmyn et P. Termonia).
  • Avec le Centre d'études des phénomènes non-linéaires et des systèmes complexes de l'Université Libre de Bruxelles, dans le cadre du groupe de contact FNRS et de l'école doctorale "Phénomènes non-linéaires, systèmes complexes et physique statistique" (Prof. P. Gaspard), ainsi que dans le cadre du projet "influence of mass transport and surface growth processes on protein crystal perfection" subventionné par l'Agence Spatiale Européenne (Prof. G. Nicolis).
  • Avec une quinzaine de laboratoires européens dans le cadre du projet "extreme events : causes and consequences" subventionné par la Commission Européenne.


 

Personnes de contact

Prof. Catherine Rouvas-Nicolis, chef de section
Tel : +32(0)2 3730549
Fax: +32(0)2 3730548
E-mail : cnicolis@meteo.be

Dr. Stéphane Vannitsem, chef de travaux
Tel : +32(0)2 3730552
Fax : +32(0)2 3730548
E-mail : svn@meteo.be

Dr. Alberto Carrassi, post-doctorant
Tel : +32(0)2 3730547
Fax : +32(0)2 3730548
E-mail : carrassi@meteo.be

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

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

 

Publications récentes

Articles dans des revues internationales à comité de lecture

  • 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.