Laboratory investigations on the resonant feature of ‘dead water’ phenomenon

Interfacial internal wave excitation in the wake of towed ships is studied experimentally in a quasi-two-layer fluid. At a critical 'resonant' towing velocity, whose value depends on the structure of the vertical density profile, the amplitude of the internal wave train following the ship reaches a maximum, in unison with the development of a drag force acting on the vessel, known in the maritime literature as 'dead water'. The amplitudes and wavelengths of the emerging internal waves are evaluated for various ship speeds, ship lengths and stratification profiles. The results are compared to linear two- and three-layer theories of freely propagating waves and lee waves. We find that despite the fact that the observed internal waves can have considerable amplitudes, linear theories can still provide a surprisingly adequate description of subcritical-to-supercritical transition and the associated amplification of internal waves. We argue that the latter can be interpreted as a coalescence of frequencies of two fundamental stable wave motions, namely lee waves and propagating interfacial wave modes

The effect of a localized geothermal heat source on deep water formation.

In a simplified two-dimensional model of a buoyancy-driven overturning circulation, we numerically study the response of the flow to a small localized heat source at the bottom. The flow is driven by differential thermal forcing applied along the top surface boundary. We evaluate the steady state solutions versus the temperature difference between the two ends of the water surface in terms of different characteristic parameters that properly describe the transition from a weak upper-layer convection state to a robust full depth deep convection. We conclude that a small additional bottom heat flux underneath the “cold” end of the basin is able to initiate full-depth convection even when the surface heat forcing alone is not sufficient to maintain this state

An experimental study of the Atlantic variability on interdecadal timescales

A series of laboratory experiments has been carried out to model the basic dynamics of the multidecadal variability observed in North Atlantic sea surface temperature (SST) records. According to the minimal numerical sector model introduced by te Raa and Dijkstra (2002), the three key components to excite such a low-frequency variability are rotation, meridional temperature gradient and additive thermal noise in the surface heat forcing. If these components are present, periodic perturbations of the overturning background flow are excited, leading to thermal Rossby mode like propagation of anomalous patches in the SST field. Our tabletop scale setup was built to capture this phenomenon, and to test whether the aforementioned three components are indeed sufficient to generate a low-frequency variability in the system. The results are compared to those of the numerical models, as well as to oceanic SST reanalysis records. To the best of our knowledge, the experiment described here is the very first to investigate the dynamics of the North Atlantic multidecadal variability in a laboratory-scale setup

Why do biting horseflies prefer warmer hosts? tabanids can escape easier from warmer targets

Blood-sucking horseflies (tabanids) prefer warmer (sunlit, darker) host animals and generally attack them in sunshine, the reason for which was unknown until now. Recently, it was hypothesized that blood-seeking female tabanids prefer elevated temperatures, because their wing muscles are quicker and their nervous system functions better at a warmer body temperature brought about by warmer microclimate, and thus they can more successfully avoid the host's parasite-repelling reactions by prompt takeoffs. To test this hypothesis, we studied in field experiments the success rate of escape reactions of tabanids that landed on black targets as a function of the target temperature, and measured the surface temperature of differently coloured horses with thermography. We found that the escape success of tabanids decreased with decreasing target temperature, that is escape success is driven by temperature. Our results explain the behaviour of biting horseflies that they prefer warmer hosts against colder ones. Since in sunshine the darker the host the warmer its body surface, our results also explain why horseflies prefer sunlit dark (brown, black) hosts against bright (beige, white) ones, and why these parasites attack their hosts usually in sunshine, rather than under shaded conditions

Áramlások és reakciók környezetünkben = Environmental flows and reactions

Foglalkoztunk a kaotikus folyadékáramlásokban zajló kémiai és biológiai reakciók leírásával, különös tekintettel a front-terjedéssel kapcsolatos reakciókra, és kimutattuk, hogy másként zajlanak le, mint álló, vagy akár jól kevert közegben. A kicsiny, de véges méretű részecskék sodródása eltér a pontszerű részecskék viselkedésétől folyadék áramlásban, Segítségükkel jól modelleztük az esőcseppek mozgását felhőkben. Kimutattuk, hogy számos populációdinamikai folyamatban a populációk fraktál szálak mentén rendeződnek el, s ezért újszerű tulajdonságokkal rendelkeznek. Kísérleteket végeztünk a környezeti áramlások témakörében, elvégeztük környezeti adatsorok nemlineáris idősor analízisét, és foglalkoztunk az égi mechanikai folyamatok kaotikus vonásaival. | Chemical and biological reactions have been investigated in chaotic fluid flows, with particular emphasis on reactions spreading in the form of fronts, and were pointed out to have different character than in a standing or well mixed environment. The advection of small but finite size particles differs from that of point particles. The motion of raindrops in clouds has been faithfully modelled by such particles. We pointed out that populations becomes, in several cases, arranged along fractal filaments. Their dynamics exhibits therefore novel features. We carried out experiments in the field of environmental flows, applied the method of nonlinear time series analysis to environmental data, and investigated the chaotic aspects of phenomena in celestial mechanics

Csokonai könyvtár (Bibliotheca studiorum litterarium)

Németh László születésének centenáriuma (2001) megmutatta, bizonyította, hogy a magyar szellem Odüsszeuszának - Sütő András nevezte őt így - életműve a 21. század elején is eleven hatású. Tucatnyi könyv és száznál több tanulmány elemezte akkor az ő munkásságát. E gazdag recepció nyilvánvalóvá tette, hogy ez a klasszikus életmű ma is új értelmezési lehetőségeket ad az olvasóknak és kutatóknak egyaránt. A Magyar Tudományos Akadémia Debreceni Bizottsága székházában 2004 novemberében konferenciát rendeztek, amelyen Németh László prózaírói életművét vizsgálták abból a szempontból: miképpen gazdagítják a korábbi értelmezéseket a 21. század elejének kihívásai. Kötetünk a konferencia tanulmányait gyűjtötte csokorba: sokszínű elemzését kínálva az egyes műveknek, s a Németh Lászlópróza életművön belüli alakulásának, formálódásának.Domokos Mátyás, Filológiai rendteremtés Németh László életműve körül, 7-15. Füzi László, Mégis: hogyan olvassuk Németh László regényeit?, 16-22. Dobos István, Az önéletírás szöveg közötti alakzata, Németh László: Homályból homályba, 23-71. Cs. Nagy Ibolya, Elő- és utóhang az első novellához, 72-93. Márkus Béla, Kovács Lajos, Németh László: Bűn, 94-121. Monostori Imre, Kovács Lajos világa a Bűn értelmezéséről, 122-132. Bertha Zoltán, A létszerű ambiguitás regénye, 133-154. Takács Miklós, Léthé, Mnémoszüné, Melankólia, Emlékezés és felejtés Németh László Gyász című regényében, 155-163. Szirák Péter, A képzés szenvedélye - a mese csábereje, Németh László: Kocsik szeptemberben, 164-170. Görömbei András, Az Iszony és az önismeret, 171-191. Imre László, Az Égető Eszter újraértelmezéséhez, 192-198. Jánosi Zoltán, Egy Németh László-regény paradigmájához, Az Irgalom recepciója és új aspektusai a narratív megközelítés tükrében, 199-258. Ekler Andrea, A „jövő" regénye, A móriczi és Németh László-i szövegalkotás interferenciái, 259-272. Olasz Sándor, Pillanat és távlat, 273-285. Máriás József, A prózaíró fogadtatása Erdélyben, 286-304

Struktúrák dinamikája nagyszabadsági fokú rendszerekben (nagyenergiás és klasszikus makroszkopikus folyamatok) = Dynamics of structures in systems with large degrees of freedom (high energy and classical macroscopic processes)

A véges hőmérsékletű térelméletekben elért - Nature-ben is közölt - eredményünk szerint az ősrobbanás utáni kvark-hadronikus anyag átmenet folytonos, nem fázisátátalakulás. Rácstérelméleti módszerekkel megadtuk ezen átmenet karakterisztikus hőmérsékletét. Az integrálható térelméletek alkalmazhatók a kondenzált anyagok fizikájától a nyílt húrelméleten keresztül egészen a részecskefizikáig. Jelentős lépést tettünk a racionális konform térelméletek osztályozása felé. A statisztikus fizika területén külön figyelmet szenteltünk az egyensúlytól távoli jelenségek közül a frontoknak. A kémiai, biológia és mágneses frontok mozgását, alakváltozásait írtuk le és szabályozásukat dolgoztuk ki. A fizikai mennyiségek extrém értékeinek statisztikája az alkalmazások szempontjából is fontos új terület, melyen belül transzportjelenségek és 1/f típusú zaj ingadozásait jellemző mennyiségek maximumának eloszlását adtuk meg. A diszlokációrendszerek statisztikus fizikai vizsgálata segítségével több áttörést értünk el. A környezeti áramlások témakörében a Kármán Laboratórium aktív kutatóhellyé fejlődött. A frontoktól kezdve a ciklonképződésig számos kísérletet végeztünk. Kiemelendő, hogy egy forgókádbeli turbulenciában a hőmérséklet fluktuációinak statisztikája reprodukálja a földi meteorológiai állomások adataiét. A kísérletek a klímaváltozás vizsgálatában is ígéretesek. A pályázati időszakban 21 doktorandusz témavezetését láttuk el. | Our result - published also in Nature - on finite temperature field theories states that the quark-hadronic matter transition after the Big Bang happened continuously, not like a phase transition. We determined the characteristic crossover temperature using lattice field theoretical methods. Integrable field theories have applications from condensed matter physics to open string theory to particle physics. We made a major step towards the classification of rational conformal field theories. In statistical physics special attention has been payed to fronts, a phenomenon in far from equilibrium systems. We described and controlled motion and shapes of fronts in chemical, biological, and magnetic systems. Extreme statistics of physical quantities is a new area also important from the viewpoint of applications, where we determined the distribution of maxima in transport phenomena and in quantities characterizing fluctuations of 1/f-type noises. Several breakthroughs were achieved by means of statistical physical studies in dislocation systems. As to the topic of environmental flows, the von Karman Laboratory has become an active research unit where experiments ranging from fronts to cyclone-genesis have been carried out. As a highlight, in the turbulence from a rotating tank the statistics of temperature fluctuations reproduced that of data from meteorological stations. The experiments are promising for studies in climate change. In the grant period we supervised 21 PhD students

Vortices capturing matter: a classroom demonstration

When injecting dye into a vortex, one finds that the dye remains captured around the vortex core over minutes, despite the fact that the vortex (and the dyed region) is strongly time-dependent. According to a recent theory, three-dimensional time-dependent vortices should be defined as rotating, material-holding regions of the fluid. Vortices generated by commercial magnetic stirrers appear to demonstrate this material-holding property. These experiments can be carried out with tap water and food dye in any school. They help make students familiar with the material holding character of vortices. This is a recently understood, rather robust, property, observable also in vortices occurring in nature

Single super-vortex as a proxy for ocean surface flow fields

Empirical flow field data evaluation in a well-studied ocean region along the US west coast revealed a surprisingly strong relationship between the surface integrals of kinetic energy and enstrophy (squared vorticity). This relationship defines a single isolated Gaussian super-vortex, whose fitted size parameter is related to the mean eddy size, and the square of the fitted height parameter is proportional to the sum of the square of all individual eddy amplitudes obtained by standard vortex census. This finding allows very effective coarse-grained eddy statistics with minimal computational efforts. As an illustrative example, the westward drift velocity of eddies is determined from a simple cross-correlation analysis of kinetic energy integrals