Dynamische meteorologie en klimatologie: afdeling 4

• Algemeen
• Voornaamste activiteiten
• Intra-institutionele, nationale en internationale samenwerkingen
• Contactpersonen
• Recente publicaties

Algemeen

 

Het onderzoek gevoerd binnen de afdeling gaat over de fundamentele aspecten van de wetenschap van de atmosfeer en het klimaat, voornamelijk in verband met de problemen van variabiliteit en voorspelbaarheid, alsook over de toepassingen op het vlak van mathematische modellering en gegevensanalyse. De onderzoekers van de afdeling staan aan de oorsprong van de aanpassing, de toepassing en de uitbreiding van de middelen en concepten van de wetenschap van het niet-lineaire en de chaostheorie in de meteorologie en klimatologie. Behalve onderzoek, is de afdeling ook betrokken in opleidingen in de hierboven vermelde domeinen. Zo begeleidt zij regelmatig doctoraats- en licentiaatstudenten van de wetenschapsfaculteit van de VUB (Vrije Universiteit Brussel) alsook postdoctoraatsstudenten in het kader van internationale projecten. C. Rouvas-Nicolis, afdelingshoofd, geeft op de VUB les over de “Mathematische modellen in de geofysica » en S. Vannitsem, werkleider, geeft les over « Dynamische meteorologie ».

Onder de verwezenlijkingen van de afdeling vinden we:

• de ontwikkeling van een groeitheorie van initiële fouten in onstabiele systemen en zijn toepassing op modellen van lage resolutie en operationele modellen.
• de modellering van de IJstijd van het Quartair en de ontdekking van het fenomeen van de « Stochastische resonantie », die een kwalitatieve verklaring geeft van de gevoeligheid van het klimatologisch systeem op externe invloeden van zwakke amplitude.
• het bewijzen van een chaotische dynamiek die de IJstijd van het Quartair ondersteunt en de modellering hiervan.
• de ontwikkeling van probabilistische voorspellingsmodellen en hun toepassing in de classificatie en voorspelling van atmosferische en hydrologische regimes, en het terugkeren van atmosferische analogieën.
• statistische en dynamische eigenschappen van regionale voorspellingsmodellen

 

Voornaamste activiteiten

• Statistische en dynamische eigenschappen van modelleringfouten. Respectieve rollen van fouten op de waarden van de parameters, de parametrisatie van processen op kleine schaal en de onzekerheden op de grensvoorwaarden.
• Uniforme benadering van de fouten die te wijten zijn aan onzekerheden over de begintoestand, alsook de modelleringsfouten.
• Strategieën om de voorspellingsfouten te controleren: modellering van foutenbronnen door verschillende soorten ruis, model output statistics (MOS).
• Ontwikkeling van een dynamische theorie van extreme waarden die voortkomen uit deterministische evolutiewetten: verspreiden van probabiliteit, terugkeertijden, vergelijking met de traditionele statistische benadering. Studie van de extreme gebeurtenissen voortkomend uit natuurlijke gegevens.
• Kinetica van overgangen tussen toestanden: overgangseffecten, nucleatie en aanwezigheid van metastabiele fasen: auto-samenvoeging van complexe materialen (aerosolen, vervuilende stoffen) in de atmosfeer.

 

Intra-institutionele, nationale en internationale samenwerkingen

• Met de afdeling Hydrometeorologische modellering van het KMI, meer bepaald in het kader van het project « Nieuwe benadering van gegevensassimilatie door de dynamische en statistische eigenschappen van de fout in de modellering te integreren », gesubsidieerd door Federaal Wetenschapsbeleid (Drs. A. Deckmyn en P. Termonia).
• Met het Studiecentrum van niet-lineaire fenomenen en complexe systemen van de Vrije Universiteit Brussel, in het kader van de contactgroep FWO (Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek) en de doctoraalschool « Niet-lineaire fenomenen, complexe systemen en statistische fysica » (Prof. P. Gaspard), alsook in het kader van het project « Influence of mass transport and surface growth processes on protein crystal perfection » gesubsidieerd door de Europese Ruimtevaartorganisatie (Prof. G. Nicolis).
• Met een vijftiental Europese laboratoria in het kader van een project « Extreme gebeurtenissen: oorzaken en gevolgen », gesubsidieerd door de Europese Commissie.

 

Contactpersonen

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

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

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

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

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

 

Recente publicaties

Internationale publicaties met lectuurcomité

• 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.