/Наука и Техника

Нелинейная динамика поверхностных вод суши — Найденов В. И.

Нелинейная динамика поверхностных вод суши
Научное издание

год издания — 2004, кол-во страниц — 318, ISBN — 5-02-032910-X, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7БЦ, стандарт упаковки — 16, издательство — Наука

цена: 299.00 руб

Рецензенты:
доктор технических наук Б. М. Долгоносое,
доктор технических наук В. В. Дильман
Утверждено к печати Учёным советом Института водных проблем РАН
Формат 60x90 1/16. Печать офсетная

В монографии нашли отражение проблемы многолетних колебаний уровня бессточных и проточных водоёмов. Рассмотрены нелинейные тепловые механизмы взаимодействия поверхности суши и водной поверхности с атмосферой; процессы тепло- и массопереноса в водной среде; особенности динамики многолетних колебаний речного стока, а также хаотической динамики гидросферных и климатических процессов. Большое внимание уделено решению проблемы многолетних колебаний уровня Каспийского моря, основанному на законах нелинейной термодинамики взаимодействия водной поверхности и атмосферы.

Для широкого круга специалистов в области гидрологии, гидрогеологии, гидрохимии, гидрофизики и экологии.

Найденов Вячеслав Иосифович - доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией поверхностных вод Института водных проблем РАН. Область научных интересов - теплофизика, механика жидкостей и газов, тепломассообмен в водных средах. В настоящее время занимается нелинейными задачами в гидрологии. Опубликовал более ста работ, в том числе две монографии.

Почему после нескольких десятилетий катастрофического падения уровня Каспийского моря неожиданно произошло его повышение? Почему так часто происходят наводнения? Влияют ли воды суши на глобальные изменения климата? Если природные системы Земли - нелинейные и нестационарные, то какие физические процессы являются причиной потери устойчивости этих систем? Автор монографии попытался ответить на эти и другие фундаментальные вопросы гидрологии, опираясь на результаты исследований нелинейных физико-математических моделей динамики поверхностных вод суши.

Предисловие	3

*Глава 1*
Термохалинные неустойчивости при испарении воды	10
1.1. Математическая постановка задами	10
1.2. Зависимость температуры поверхности воды от толщины прогреваемого слоя	17
1.3. Определение амплитуды температурных колебаний на поверхности водоёма	19
1.4. Зависимость упругости насыщения от амплитуды температурных колебаний	21
1.5. Зависимость слоя испарения от глубины водоёма	23
1.6. Нелинейный теплофизический механизм дестабилизации водного баланса речного бассейна	28
1.7. Влияние теплового сопротивления слоя жидкости на устойчивость процесса испарения	32
1.8. Неустойчивость динамики водного баланса бессточного водоёма	43
1.9. Тепловая неустойчивость испарения с поверхности залива Кара-Богаз-Гол	48
1.10. Применение процесса Орнштейна-Уленбека для моделирования колебаний уровня бессточного водоёма со слабой зависимостью слоя испарения от уровня	55
1.11. Термохалинная конвекция Марангони	56

*Глава 2*
Стохастические дифференциальные уравнения водного баланса	64
2.1. Постановка задачи	64
2.2. Нелинейная модель колебаний уровня моря, учитывающая водный баланс его бассейна	74
2.3. Гауссовские процессы колебаний уровня моря	78

*Глава 3*
Тепловой механизм бистабильности уровня Каспийского моря	83
3.1. Физический механизм бистабильности уровня моря	83
3.2. Анализ стохастических дифференциальных уравнений водного баланса моря	91
3.3. Вероятностные переходы водоёма с одного уровня на другой	94
3.4. Колебания уровня моря при аддитивном шуме	96
3.5. Случайный переход моря от одного уровня к другому - процесс Пуассона	100
3.6. Расщепленные вероятности переходов	104
3.7. Исследование многолетних колебаний уровня моря на основе нелинейного дискретного отображения с шумом	108
3.8. Индуцированные шумом переходы в динамике бессточных водоёмов	112
3.9. Нелинейные эффекты в теории многолетних колебаний уровня проточных водоёмов	121
3.10. Нелинейная модель многолетних колебаний уровня озера Ханка	127

*Глава 4*
Хаотическая динамика гидросферы Земли	131
4.1. Природные индикаторы современного глобального потепления	131
4.2. Простая модель климата	132
4.3. Странный аттрактор модели	137
4.4. Гомоклинический сценарий перехода к хаосу	141
4.5. Физический механизм возникновения хаоса	150

*Глава 5*
Причины водных циклов	158
5.1. Цикличность многолетних колебаний гидросферы	158
5.2. Нелинейные модели многолетних колебаний речного стока	160
5.3. Физический механизм цикличности автокорреляционной функции речного стока	164
5.4. Водные циклы - крупномасштабные автоколебания в системе атмосфера-суша	171
5.5. Марковские процессы многолетних колебаний речного стока	181
5.6. Негауссовские плотности распределения величин стока	185
5.7. Гамма-распределение речного стока	186
5.8. Нелинейная модель с трёхпараметрическим гамма-распределением	189
5.9. Адиабатическое исключение быстрых переменных	191

*Глава 6*
Эффект Харста в гидрологии суши	193
6.1. История открытия эффекта	193
6.2. Половодья Нила	194
6.3. Фрактальное броуновское движение	197
6.4. Дождевые паводки	199
6.5. Циклоны	202
6.6. Динамика влажности почвы	203

*Глава 7*
Степенной закон катастрофических наводнений	208
7.1. Повторяемость наводнений	208
7.2. Физическое обоснование степенного закона	210
7.3. Механизм, ограничивающий масштабы наводнений	214
7.4. Статистические методы обработки натурных данных	217
7.5. Некоторые новые методы статистической проверки гипотез	225
7.6. Новые методы расчёта ущерба от наводнений	229

Заключение	234

Приложение 1. О предельной численности населения Земли	235
1.1. Математическая модель народонаселения Земли с гиперболическим законом роста	237
1.2. Стохастическая модель колебаний численности населения	244

Приложение 2. Исследование разрешимости некоторых нелинейных краевых задач гидродинамики методами осцилляционных ядер Крейна	246
2.1. Математическая постановка задачи	247
2.2. Нелинейные краевые задачи теории теплового взрыва	247
2.3. Нелинейные краевые задачи	249
2.4. Устойчивость стационарных решений	255
2.5. Нелинейная краевая задача о движении жидкости в трубе с круглым сечением	256
2.6. Нелинейные краевые задачи движения неньютоновских сред	257
2.7. Расчёт критических значений	260
2.8. Нелинейные краевые задачи для уравнения в частных производных	261

Приложение 3. Выступления автора в средствах массовой информации	262
3.1. Бистабильный Каспий	262
3.2. Возможна ли парниковая катастрофа?	273
3.3. Парниковый эффект, которого не было	276
3.4. Затопление энной степени	279
3.5. Последний предел	283
3.6. Мы не виноваты в потеплении климата	285
3.7. Модели эффекта Харста	286

Литература	302

Книги на ту же тему

Моделирование гидрологических процессов, Коваленко В. В., 1993
Каспийское море: экстремальные гидрологические события, Болгов М. В., Красножон Г. Ф., Любушин А. А., 2007
Гидрология дельты Аму-Дарьи: Географо-гидрологическая характеристика, Рогов М. М., 1957
Нелинейные колебания в механических и электрических системах, Стокер Д., 1952
Нелинейные волны, Лейбович С., Сибасс А., ред., 1977
Бифуркация рождения цикла и её приложения, Марсден Д., Мак-Кракен М., 1980
Нелинейные волны 2012, Литвак А. Г., Некоркин В. И., ред., 2013
Нелинейная динамика гравитационных волн на глубокой воде, Юэн Г., Лэйк Б., 1987
Известия высших учебных заведений. Радиофизика: Нелинейные волны, 1976
Введение в нелинейную физику: От маятника до турбулентности и хаоса, Заславский Г. М., Сагдеев Р. 3., 1988
Солитоны и метод обратной задачи, Абловиц М., Сигур Х., 1987
Спектральные преобразования и солитоны. Методы решения и исследования нелинейных эволюционных уравнений, Калоджеро Ф., Дегасперис А., 1985
Солитоны и нелинейные волновые уравнения, Додд Р., Эйлбек Д., Гиббон Д., Моррис Х., 1988
Климат и циркуляция океана, Манабе С., Брайен К., 1972
Динамика верхнего слоя океана. — 2-е изд., испр. и доп., Филлипс О. М., 1980

http://knigoprovod.ru

/Наука и Техника

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему