Diese Arbeit zielt darauf ab, die raumzeitlichen Regelmäßigkeiten an Übergängen
aufzudecken, die in saisonalen Klima- und Ingenieursystemen beobachtet
werden, indem moderne Methoden der komplexen Systemwissenschaft verwendet
werden. Das erste System ist der indische Sommermonsun - eine Regenzeit,
deren jährliche Schwankungen das Leben und den Wohlstand von mehr als
einer Milliarde Menschen auf dem indischen Subkontinent beeinflussen und die
Wirtschaft des von der Landwirtschaft abhängigen Landes stark beeinträchtigen.
Insbesondere die Kenntnis des zeitlichen Ablaufs des Übergangs vom Vormonsun
zum Monsun ist für die Planung landwirtschaftlicher Aktivitäten dringend erforderlich.
Die Vorhersage des Monsunzeitpunkts über dem indischen Kontinent
bleibt jedoch eine große wissenschaftliche Herausforderung. Das zweite ist ein
Verbrennungssystem, das anfällig für ein katastrophales Phänomen namens thermoakustische
Instabilität ist, das verhindert, dass das Verbrennungssystem unter
klimafreundlichen Bedingungen betrieben wird. Eine solche Brennkammer ist
typisch für Energie- und Antriebssysteme wie Gasturbinentriebwerke, Boiler und
Raketen. Zu verstehen, wann der Übergang zur thermoakustischen Instabilität
auftritt und wie dieser Übergang unterdrückt werden kann, sind Schlüsselfragen
für die Entwicklung klimafreundlicher Motoren. Diese Dissertation liefert ein
neues Verständnis des indischen Sommermonsuns und der thermoakustischen
Instabilität durch auf statistischer Physik basierende Ansätze, die verborgene
Merkmale in diesen Systemen nahe ihren jeweiligen Übergängen aufdecken. / This thesis aims to reveal the spatiotemporal regularities at transitions observed
in seasonal climate and engineering systems by utilizing modern methods
of complex systems science. The first system is the Indian Summer Monsoon - a
rainy season whose yearly variability affects the life and prosperity of more than
a billion people in the Indian subcontinent and strongly impacts the economy of
the agriculture-dependent country. In particular, knowledge of the timing of the
transition from pre-monsoon to monsoon is greatly needed for the planning of
agriculture activities. However, the prediction of monsoon timing over the Indian
continent remains a significant scientific challenge. The second is a combustion
system prone to a catastrophic phenomenon called thermoacoustic instability,
which prevents the combustion system from being operated in climate-friendly
conditions. Such a combustor is typical in power and propulsion systems such
as gas turbine engines, boilers, and rockets. Understanding when the transition
to thermoacoustic instability occurs and how to suppress this transition are key
questions for developing climate-friendly engines. This thesis provides a new
understanding of the Indian Summer Monsoon and thermoacoustic instability
through statistical physics-based approaches that reveal hidden features in these
systems near their respective transitions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/27675 |
| Date | 19 July 2023 |
| Creators | George, Nitin Babu |
| Contributors | Kurths, Jürgen, Pisarchik, Alexander, Vellore, Ramesh |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | (CC BY 4.0) Attribution 4.0 International, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ |
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