Synchronization in intermittent turbulence and spatiotemporal chaos in the solar-terrestrial environment

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rodrigo Andrés Miranda Cerda
Data de Publicação: 2010
Tipo de documento: Tese
Idioma: eng
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19@80/2010/04.29.12.38
Resumo: Neste trabalho de Tese analisamos a sincronização devido a interações entre escalas em observações de turbulência intermitente e em simulações numéricas de intermitência espaço-temporal em fluidos neutros e plasmas espaciais. Este estudo é feito em duas partes. Primeiro, aplicamos duas técnicas não-lineares, curtose e índice de coerência de fase, para medir o grau de não-Gaussianidade e sincronização de fase da turbulência de campo magnético intermitente observada no vento solar, na fotosfera solar e no solo, e da turbulência atmosférica intermitente observada na copa da floresta Amazônica. Depois, analisamos um modelo espacialmente estendido de ondas não-lineares em fluidos e plasmas para identificar estruturas coerentes transientes, responsáveis pela intermitência \texteit{on-off} espaço-temporal observada nas séries temporais da energia. Quantificamos o grau de sincronização de amplitude e fase usando a entropia espectral de potência e de fase no regime logo depois da transição para caos espaço-temporal. Os resultados observacionais e teóricos indicam que a sincronízação de amplitude e fase pode ser a origem da intermitência na turbulência completamente desenvolvida no ambiente solar-terrestre.
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spelling info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisSynchronization in intermittent turbulence and spatiotemporal chaos in the solar-terrestrial environmentSincronização em turbulência intermitente e caos espaço-temporal no ambiente solar-terrestre2010-03-01Abraham Chian Long-ChianErico RempelJosé Humberto Andrade SobralFelipe Barbedo RizzatoJuan Alejandro ValdiviaRodrigo Andrés Miranda CerdaInstituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)Programa de Pós-Graduação do INPE em Geofísica EspacialINPEBRsynchronizationturbulencespatiotemporal chaosintermittencycoherent structuressincronizaçãoturbulênciacaos espaçotemporalintermitênciaestruturas coerentesNeste trabalho de Tese analisamos a sincronização devido a interações entre escalas em observações de turbulência intermitente e em simulações numéricas de intermitência espaço-temporal em fluidos neutros e plasmas espaciais. Este estudo é feito em duas partes. Primeiro, aplicamos duas técnicas não-lineares, curtose e índice de coerência de fase, para medir o grau de não-Gaussianidade e sincronização de fase da turbulência de campo magnético intermitente observada no vento solar, na fotosfera solar e no solo, e da turbulência atmosférica intermitente observada na copa da floresta Amazônica. Depois, analisamos um modelo espacialmente estendido de ondas não-lineares em fluidos e plasmas para identificar estruturas coerentes transientes, responsáveis pela intermitência \texteit{on-off} espaço-temporal observada nas séries temporais da energia. Quantificamos o grau de sincronização de amplitude e fase usando a entropia espectral de potência e de fase no regime logo depois da transição para caos espaço-temporal. Os resultados observacionais e teóricos indicam que a sincronízação de amplitude e fase pode ser a origem da intermitência na turbulência completamente desenvolvida no ambiente solar-terrestre.In this work we analyze synchronization due to multiscale interactions in observations of intermittent turbulence and numerical simulations of spatiotemporal intermittency in neutral fluids and space plasmas. This study is carried out in two parts. First, we apply two distinct nonlinear techniques, kurtosis and phase coherence index, to measure the degree of non-Gaussianity and phase synchronization of intermittent magnetic field turbulence observed in the ambient solar wind, in the solar photosphere and in the ground, and intermittent atmospheric turbulence observed in the Amazon rain forest canopy. Next, we analyze a spatially-extended model of nonlinear waves in fluids and plasmas to identify transient coherent structures responsible for the on-off spatiotemporal intermittency observed in the time series of energy. We quantify the degree of amplitude-phase synchronization using the power-phase spectral entropy at the onset of spatiotemporal chaos. The observational and theoretical results indicate that the amplitude-phase Synchronization may be the origin of intermittency in fully-developed turbulence in the solar-terrestrial environment.http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19@80/2010/04.29.12.38info:eu-repo/semantics/openAccessengreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPEinstname:Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)instacron:INPE2021-06-19T06:54:03Zoai:urlib.net:sid.inpe.br/mtc-m19@80/2010/04.29.12.38.11-0Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bibdigital.sid.inpe.br/PUBhttp://bibdigital.sid.inpe.br/col/iconet.com.br/banon/2003/11.21.21.08/doc/oai.cgiopendoar:32772021-06-19 06:54:05.105Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)false
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