CMOS Bulletin SCMO
Vol. 45, No.2
29
Revue de littérature
Stochastic Analysis of Scaling Time Series
From Turbulence Theory to Applications
Par François G. Schmitt and Yongxiang Huang
Cambridge University Press, 2016, ISBN 978-1-107-06761-5, 203 pp.
Revue par André April
1
L’étude des fluides en géophysique est un domaine particulier, dans le sens qu’il est
difficile de trouver des théories solides et adéquates. Les équations de Navier-Stokes
sont non-linéaires, et la turbulence appartient au dernier champ de la physique
classique toujours non-résolu. Plusieurs modèles fondés sur des approximations de la
dynamique de ces équations sont imprécis et ne réussissent pas à capter la nature
réelle, non-linéaire et intermittente de la turbulence. De nouvelles théories et modèles
sont nécessaires. Une solution peut résider dans la généralisation et la continuation
des travaux de Kolmogorov (1941) qui utilisent une loi d’échelle (scaling law) pour
décrire les fluctuations des vitesses à différentes échelles.
Il existe plusieurs approches pour solutionner la nature turbulente d’un fluide. L’approche mathématique avec une
solution complète n’a pas encore été résolue à ce jour. L’approche numérique pour résoudre les équations de
Navier-Stokes utilise une discrétisation dans le temps et l’espace. La maille nécessaire doit être beaucoup plus
petite que l’échelle de Kolmogorov (échelle visqueuse) et nécessite au départ une condition initiale à grande
échelle. Des simulations partielles ont permis, jusqu’ici, de comprendre plusieurs propriétés de la turbulence. Par
contre, des contraintes computationnelles font pour l’instant, que la solution envisageable pour des situations
environnementales telles l’atmosphère et l’océan ne sera disponible qu’en 2030 ou 2050, si la puissance des
ordinateurs continue sa croissance exponentielle. Enfin, l’approche phénoménologique, qui poursuit dans la voie
tracée par Kolmogorov, consiste à regarder la solution stochastique des équations de Navier-Stokes en utilisant
des propriétés expérimentales et la symétrie des équations. L’idée est de modeler la nature intermittente de
chaque solution, en utilisant des modèles stochastiques construits pour reproduire ces propriétés expérimentales.
Rien ne prouve que ces solutions intermittentes représentent une solution mathématique des équations d’origine.
Ces solutions sont souvent unidimensionnelles. Cependant, on y retrouve une propriété fondamentale de la
turbulence, soit le phénomène d’intermittence. En outre, les auteurs utilisent des modèles multi fractales, pour la
continuation de ces travaux. Des modèles multi fractales ont notamment été utilisés dans les domaines de la
finance et de l’écologie terrestre et marine. Le concept multi fractale réside dans la considération de champs multi
fractales comme étant une hiérarchie infinie d’ensembles, décrite seulement par trois indices, chaque ensemble
possédant sa dimension fractale (Mandelbrot) propre.
L’objectif des premiers chapitres de ce volume est de décrire les développements historiques sur les lois d’échelle
et multi échelle issues dans le champ de la turbulence et le transport de scalaire passif turbulent et la
représentation de cascades d’énergie de la grande échelle aux plus petites. La turbulence est inhomogène et un
processus dépendant des échelles en considération. Par la suite, les auteurs effectuent un survol des différentes
lois d’échelle, incluant leur propre méthode et résultat. En 1998, Huang et al. ont développé une méthode nommée
Hilbert-Huang Transform pour résoudre les signaux non-stationnaires, non-linéaires ou multi échelle dans le cas où
ils coexistent simultanément. Cette méthode est composée d’un mode de décomposition empirique qui décompose
une série temporelle en modes intrinsèques, suivis d’une analyse spectrale d’Hilbert qui associe à chaque mode
une fréquence correspondante. Cette méthode est déjà utilisée dans plusieurs champs de recherche et
d’application en génie. Après cette présentation méthodologique, les chapitres suivants utilisent des données
expérimentales provenant de différents écoulements turbulents analysés comme étant des processus multi
fractales, tel que la vélocité et la température Eulérienne provenant d’une soufflerie à grand nombres de Reynolds,
la vélocité Lagrangienne d’un modèle numérique à haute résolution, la température provenant d’une cellule
convective de type Rayleigh-Bénard et enfin, un champ de tourbillon provenant d’un modèle numérique 2D à haute
résolution. Finalement, pour terminer le volume, on considère des études de cas de la variabilité stochastique dans
le domaine de l’atmosphère et l’océan, tel que la turbulence côtière, le niveau et la qualité des eaux, la vitesse et la
puissance des vents.
Ce livre intéressera principalement ceux qui ont comme sujet d’étude la description de l’analyse des données
stochastiques de la turbulence. Les études de cas dans le domaine de l’océan et de l’atmosphère sont non-
exhaustives. Heureusement, la plus part des études de cas dans ces domaines sont disponibles sur le web et
citées dans les références à la fin du volume. On trouvera dans les références celle de Lovejoy et Schertzer (The
weather and climate : emergent laws and multifractal cascades) qui pourrait être considérée comme un
supplément à la lecture de ce livre. Notons ici qu’on n’exploite aucunement la structure multi fractale dans le but
d’en faire une prédiction, ce qui aurait pu être intéressant et utile pour plusieurs lecteurs.
1
Service canadien des glaces, Ottawa
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In Memoriam: Matthew J. Parker
AMS Release: AMS MOURNS THE LOSS OF ITS PRESIDENT
MARCH 17, 2017 - BOSTON, MA - It is with great sadness that the American Meteorological Society
announces the passing of AMS President Matthew J. Parker, CCM, who died in his sleep Wednesday
night.
Parker, 53, worked at Savannah River National
Laboratory in Aiken, South Carolina since 1989,
most recently as Senior Fellow Meteorologist in the
Atmospheric Technologies Group. He was elected
as AMS President-elect in November 2015, and
assumed the role of AMS President during the
Society’s Annual Meeting in Seattle this past
January. Parker was slated to oversee the Annual
Meeting in January 2018 in Austin.
“This is an enormous loss not just for the AMS family
but for the entire scientific community,” said Keith
Seitter, AMS Executive Director. “Matt was deeply
admired for his commitment to the AMS community.
He was a leader and a friend, and we will all miss
him tremendously.”
According to the AMS Constitution, the current
President-elect, Dr. Roger Wakimoto, assumes the
authorities and responsibilities of president for the
remainder of Parker’s term. AMS will provide
updates as we have them.
The Matthew J. Parker Travel Fund
In honor and remembrance of AMS President Matthew J. Parker, the AMS Council and its Executive
Committee have established The Matthew J. Parker Travel Fund. Matt's greatest enthusiasm was directed
toward students and early career professionals. He was always eager to share his experiences and provide
guidance where he could, as well as doing all he could to provide opportunities to engage young members
of the community in AMS activities so that they would have the best start possible for their career. In that
spirit, the fund will provide travel grants to AMS meetings.
Donations to the fund can be made by mail, phone, or online at
https://www.ametsoc.org/ams/index.cfm/ams
-giving-program/
Checks should be made out to AMS and sent to:
The Matthew J. Parker Fund
American Meteorological Society
45 Beacon Street
Boston, MA 02108
If you have any questions, or wish to donate by phone, please contact 617-226-3906.
[Source:
www.ametsoc.org
]
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Vol. 45, No.2
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Other CMOS News
Books in search of a Reviewer*:
(2015-4)
Thermodynamics, Kinetics, and Microphysics of Clouds
, 2015. By Vitaly I. Khvorostyanov and Judith A.
Curry, Cambridge University Press, ISBN 978-1-107-01603-3, Hardback, 782 pages, $108.95.
(2016-2)
Heliophysics: Active Stars, their Astrospheres, and Impacts on Planetary Environments
, 2016.
Edited by Carolus J. Schrijver, Frances Bagenal, and Jan J. Sojka, Cambridge University Press, ISBN 978-1-107-
09047-7, Hardback, 406 pages, $68.95
(2016-5)
Convenient Mistruths: A novel of Intrigue, Danger and Global Warming
, by Geoff Strong, 2016.
Published by Geoff Strong, ISBN 978-0-9952883-0-0, Paperback, 246 pages, $19.99
(2017-1)
Weather: A Very Short Introduction
, 2017. By Storm Dunlop, Oxford University Press, ISBN 978-0-19-
957131-4, Paperback, 152 pages, $11.95
(2017-2)
Nonlinear and Stochastic Climate Dynamics
, 2017. Edited by Christian L.E. Franzke and Terence J.
O’Kane, Cambridge University Press, ISBN 978-1-107-11814-0, Hardback, 468 pages, $177.95
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CANADIAN OCEAN SCIENCE
NEWSLETTER
LE BULLETIN CANADIEN DES
SCIENCES DE L'OCÉAN
The Canadian Ocean Science Newsletter (COSN/BCSO) is published electronically every two months by the
Canadian National Committee for the Scientific Committee for Ocean Research (CNC-SCOR). It is
distributed via an email mailing list. It includes brief summaries of Canadian ocean science projects,
meetings, job and study opportunities, and other items of interest to the Canadian oceanographic
community. Recent highlights include a glider based study looking for whales and whale habitat in the
waters west of Vancouver Island, modelling support for aquaculture, the changing carbonic chemistry of the Arctic
Ocean, enhanced mixing rates in the Arctic Ocean and an open data repository to improve the public accessibility
to ocean biogeographic data.
The Newsletter is always looking for brief summaries of current work, meeting announcements, and job and study
opportunities.
Please
send
contributions
to
David
Greenberg,
editor
COSN/BCSO
david.greenberg@dfo-mpo.gc.ca
. Check the appropriate publication date so deadlines for abstracts, registration
and applications are still workable.
To subscribe to this newsletter, please send an email to
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with the following message:
SUBSCRIBE OCEAN-NEWSLETTER . Previous newsletters may be found on the
CNC/SCOR
web site.
Ocean articles, news and more in the March issue of the Canadian Ocean Sciences Newsletter
(see
http://
cncscor.ca/site/canadianprogram/newsletter
)
, including:
“Using ocean gliders to define whale habitat use of offshore waters of west coast Vancouver Island”
by Rianna Burnham
Atmosphere-Ocean 55-2 Paper Order
Applied Research / Recherche appliquée
Evaluating the Ability of CRCM5 to Simulate Mixed Precipitation
É. Bresson, R. Laprise, D. Paquin, J.M. Thériault,
and R. de Elía
Fundamental Research / Recherche fondamentale
Long-Term Rainfall Variability in the Eastern Gangetic Plain in Relation to Global Temperature Change
Aradhana Yaduvanshi
and Ashwini Ranade
Interdecadal Variability of the ENSO–North Pacific Atmospheric Circulation in Winter
Peng Zhang, Zhiwei Wu, and Hua Chen
Biogenic Emissions and Nocturnal Ozone Depletion Events at the Amphitrite Point Observatory on Vancouver
Island
T. W. Tokarek, D. K. Brownsey, N. Jordan, N. M. Garner, C. Z. Ye, F. V. Assad, A. Peace, C. L. Schiller, R. H. Mason,
R. Vingarzan, and H. D. Osthoff
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Council / Conseil d’administration
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Martin Taillefer
Maritime Way Scientific Ltd., Ottawa, ON
Tel.: 613-841-0505; Cel.: 613-252-8311; E-mail/Courriel:
president@cmos.ca
Vice-President / Vice-président
Wayne Richardson
Tel.: 613-729-6757; Cel.: 613-851-7071; E-mail/Courriel:
vice-president@cmos.ca
Past-President / Présidente Sortante
Martha Anderson
Department of National Defence / D Met Oc, Ottawa, ON
Tel.: 613-996-3648; Fax.: 613-995-4197; E-mail/Courriel:
past-president@cmos.ca
Treasurer / Trésorier
Michael Crowe
Environment and Climate Change Canada, Gatineau, QC
Tel.: 819-938-4379; E-mail/Courriel:
treasurer@cmos.ca
Corresponding Secretary / Secrétaire-correspondante
Fiona Robertson
E-mail/Courriel:
corsec@cmos.ca
Recording Secretary / Secrétaire d'assemblée
Marie-France Gauthier
Tél.: 613-668-3927; E-mail/Courriel:
recsec@cmos.ca
Councillors-at-large / Conseillers
1) Patrick Roussel
Metocean Services, Dartmouth, NS
Tel.: 902-468-2848; E-mail/Courriel:
patrick.roussel@amecfw.com
2) Robert Sica
University of Western Ontario, London, ON
Tel.: 519-661-3521; E-mail/Courriel:
bobsica@purplecrowlidar.ca
3) Nadja Steiner
Department of Fisheries and Oceans, CCCma, Environment Canada
E-mail/Courriel:
nadja.steiner@canada.ca
Printed in Ottawa, Ontario, by St. Joseph Print Group Inc.
Imprimé par St. Joseph Print Group Inc., Ottawa, Ontario.
Thank you to Bob Jones and Paul-André Bolduc, for their continued editorial assistance and guidance.
Next Issue of the CMOS Bulletin SCMO
The next issue of the CMOS Bulletin SCMO will be published in June 2017. Please send your articles, notes,
workshop reports or news items before May 6th, 2017, to
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Society. Except where explicitly stated, opinions expressed in this publication are those of the
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Prochain numéro du CMOS Bulletin SCMO
Le prochain numéro du CMOS Bulletin SCMO paraîtra en juin 2017. Prière de nous faire parvenir avant le 6 mai
2017 vos articles, notes, rapports d’atelier ou nouvelles à
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d’océanographie. À moins d’avis contraire, les opinions exprimées sont celles des auteurs et ne reflètent pas
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WATER.
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Document Outline - Cover / couverture
- CMOS Bulletin SCMO Volume 45 No. 2. April 2017 - avril 2017
- Cover Page / Page couverture
- Words from the President by Martin Taillefer
- Mot du président par Martin Taillefer
- The Nipher Rain Gauge by Kenneth A. Devine
- Weather on Canada’s First Day - Dawning of a New Country and a New Weather Service by David Phillips
- Weather in Canada’s First Year - Selected Weather Events in 1867 by David Phillips
- 50th Anniversary: Interviews - Lucie Vincent
- 50th Anniversary: Interviews - Xuebin Zhang
- 50th Anniversary: Interviews - Nigel Roulet
- Seasonal Outlook for Spring 2017
- CMOS Congress Updates
- 50th Anniversary: Birth of the CMOS Logo by Bob Jones
- 50th Anniversary: Formation of the CMS by Bob Jones
- 50th Anniversary: Historical Highlights of CMOS by Richard Asselin
- 50th Anniversary: Goldent Jubilee Fund
- Book Review - A Farewell to Ice by Peter Wadhams Reviewed by John Falkingham
- Book Review: A Canadian Environmental Chronicle (1954-2015) by James P. Bruce reviewed by John Stone
- Revue de littérature : Stochastic Analysis of Scaling Time Series From Turbulence Theory to Applications par François G. Schmitt and Yongxiang Huang Revue par André April
- In Memoriam: Matthew J. Parker
- Books in search of a Reviewer
- Atmosphere-Ocean 55-2 Paper Order
- CANADIAN OCEAN SCIENCE NEWSLETTER LE BULLETIN CANADIEN DES SCIENCES DE L'OCÉAN
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