RSS feeds
РусскийEnglish
Issue 10, 2026
Volume year page
Issues Authors PACS Subscription For authors

Issues

 / 

2006

 / 

November

←  →

Reviews of topical problems


Chaotic advection in the ocean

,
Pacific Oceanological Institute, Far-Eastern Division of the Russian Academy of Sciences, Baltiiskaya str. 43, Vladivostok, 690041, Russian Federation

The problem of chaotic advection of passive scalars in the ocean and its topological, dynamical, and fractal properties are considered from the standpoint of the theory of dynamical systems. Analytic and numerical results on Lagrangian transport and mixing in kinematic and dynamic chaotic advection models are described for meandering jet currents, topographical eddies in a barotropic ocean, and a two-layer baroclinic ocean. Laboratory experiments on hydrodynamic flows in rotating tanks as an imitation of geophysical chaotic advection are described. Perspectives of a dynamical system approach in physical oceanography are discussed.

Fulltext pdf (1 MB)
Fulltext is also available at DOI: 10.1070/PU2006v049n11ABEH006066
PACS: 05.45.−a, 47.52.+j, 92.10.−c (all)
DOI: 10.1070/PU2006v049n11ABEH006066
URL: https://ufn.ru/en/articles/2006/11/c/
000245010300003
2-s2.0-33947653661
2006PhyU...49.1151K
Citation: Koshel K V, Prants S V "Chaotic advection in the ocean" Phys. Usp. 49 1151–1178 (2006)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Оригинал: Кошель К В, Пранц С В «Хаотическая адвекция в океане» УФН 176 1177–1206 (2006); DOI: 10.3367/UFNr.0176.200611c.1177

References (126) ↓ Cited by (98) Similar articles (20)

  1. Dijkstra H A Nonlinear Physical Oceanography (Atmospheric And Oceanographic Sci. Library, Vol. 22) (Dordrecht: Kluwer, 2000)
  2. Ottino J M The Kinematics Of Mixing: Stretching, Chaos, And Transport (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1989)
  3. Wiggins S Annu. Rev. Fluid Mech. 37 295 (2005)
  4. ’l’?р’?’?сya’? ’B ’l, ’B’?у’?’?ch’?’? ’E ’B (’i’?’?.) ’R’?’?р’?’?’?ы’? тру’?ы ’?р’?ф’?сс’?р’? ’E.’s. ’F’?’?’?’?’?’? (’Rzh’?’?с’?: ’R’?ст’?тут ’?’?’?’?ьyuт’?р’?ыkh ’?сс’?’?’?’?’?’?’?’?’?, 2006)
  5. Dutkiewicz S, Griffa A, Olson D B J. Geophys. Res. 98 16487 (1993)
  6. ’’’?khт’?’?’?’?р’? ’B, ’’’?’?’?р’?’?’? ’a ’i’?’?у’?yaр’?’?ya ’? ст’?kh’?ст’?ch’?с’?’?ya ’?’?’?’?’?’?’?’? (’a.: ’a’?р, 1984)
  7. ’O’?с’?’?’?с’?’?’? ’I ’a, ’l’?’?’?’?’?’? ’i ’O ’E’?’?’?’?’?’?’? ’? ’?’?’?’?’?’?’?’?уyu ф’?’?’?’?у: ’dт ’?’?yaт’?’?’?’? ’?’? тур’?у’?’?’?т’?’?ст’? ’? kh’?’?с’? (’a.: ’v’?у’?’?, 1988)
  8. ’O’?с’?’?’?с’?’?’? ’I ’a ’s’?’?’?’?’? kh’?’?с’? ’? ’?’?’?’?’?ьт’?’?’?’?ыkh с’?ст’?’?’?kh (’Rzh’?’?с’?: ’R’?ст’?тут ’?’?’?’?ьyuт’?р’?ыkh ’?сс’?’?’?’?’?’?’?’?’?, 2004)
  9. ’Bр’?’?’?ь’? ’E ’R, ’F’?’?’?’?’? ’E ’E, ’v’?’?shт’?’?т ’B ’R ’a’?т’?’?’?т’?ch’?с’?’?’? ’?с’?’?’?ты ’?’?’?сс’?ch’?с’?’?’? ’? ’?’?’?’?с’?’?’? ’?’?kh’?’?’?’?’? (’Rт’?’?’? ’?’?у’?’? ’? т’?kh’?’?’?’?. ’l’?’?р’?’?’?’?’?ы’? ’?р’?’?’?’?’?ы ’?’?т’?’?’?т’?’?’?. ’sу’?’?’?’?’?’?т’?’?ь’?ы’? ’?’?’?р’?’?’?’?’?’?ya, ’n. 3, ’z’?’? р’?’?. ’i ’E ’I’?’?’?’?р’?’?’?’?’?’?) (’a.: ’E’R’v’R’n’R, 1985)
  10. Aref H J. Fluid Mech. 143 1 (1984)
  11. Aref H Phys. Fluids 14 1315 (2002)
  12. Arnold V I C.R. Hebd. Seances Acad. Sci. 261 17 (1965)
  13. Hénon M C.R. Hebd. Seances Acad. Sci. 262 312 (1966)
  14. Eckart C J. Mar. Res. 7 265 (1948)
  15. Welander P Tellus 7 141 (1955)
  16. ’’’?’?’? ’I ’I’?’?р’?’?’?’?’?’?’?’?’? (’a.-’’.: ’d’I’R’O, 1947)
  17. Poincaré H C.R. Acad. Sci. Paris 123 1224 (1896); ’zу’?’?’?’?р’? ’B ’R’?’?р’?’?’?ы’? тру’?ы Т. 1, 2 (’a.: ’v’?у’?’?, 1971)
  18. ’F’?’?’?’?’? ’E ’E ’l’?’?’?’?тр’?’?, т’?’?’?’?’?’?’?ya ’? р’?’?’?’?’?’?сы ’? ’?’?’?’?’?ьт’?’?’?’?’?’? ’?’?kh’?’?’?’?’? (’Rzh’?’?с’?: ’R’?’?-’?’? ’p’?’?. ’?’?с. у’?-т’?, 1995)
  19. ’a’?’?ь’?’?’?’?’? ’E ’F ’nру’?ы ’a’?с’?. ’?’?т. ’?’?shch’?ст’?’? 12 3 (1963)
  20. Rom-Kedar V, Leonard A, Wiggins S J. Fluid Mech. 214 347 (1990)
  21. MacKay R S, Meiss J D, Percival I C Physica D 13 55 (1984)
  22. ’Gу’?ya’?с’?’?’? ’a ’E, ’zр’?’?ts ’l ’E ’z’?сь’?’? Zh’n’s 27 (12) 51 (2001)
  23. ’Gу’?ya’?с’?’?’? ’a ’E, ’p’?’?’?с’?’?’? ’a Yu, ’zр’?’?ts ’l ’E Zh. Eksp. Teor. Fiz. 126 1167 (2004)
  24. ’Gу’?ya’?с’?’?’? ’a ’E, ’p’?’?’?с’?’?’? ’a Yu, ’zр’?’?ts ’l ’E Dokl. Ross. Akad. Nauk 386 686 (2002)
  25. ’Gу’?ya’?с’?’?’? ’a ’E, ’zр’?’?ts ’l ’E ’? с’?. ’v’?’?’?’?’?’?’?ы’? ’?’?’?’?’?’?ch’?с’?’?’? ’?р’?ts’?ссы (’? 80-’?’?т’?yu с’? ’?’?ya р’?zh’?’?’?’?ya ’p’?’? ’F’?’?’?’?’?’?’?’?’?, ’z’?’? р’?’?. ’l ’E ’zр’?’?ts’?) (’E’?’?’?’?’?’?ст’?’?: ’K’?’?ь’?’?у’?’?, 2004)
  26. Budyansky M, Uleysky M, Prants S Physica D 195 369 (2004)
  27. Budyansky M V, Uleysky M Yu, Prants S V in Proc. Fifth EUROMECH Nonlinear Dynamics Conf. (Ed. D H van Campen et al.) (Eindhoven: Eindhoven Univ. of Technology, 2005) p. 1489
  28. Mitchell K A et al. Chaos 13 880 (2003)
  29. Zhур’?’?с ’E ’a, ’dkh ’R ’l, ’zыzh’?’?’?ch ’a ’’ ’d’?’?’?’?’?’?’?’?’?ya 43 660 (2003)
  30. Sainz-Trápaga S, Sugimoto T J. Oceanogr. 56 79 (2000)
  31. Bower A S, Lozier M S J. Phys. Oceanogr. 24 1399 (1994)
  32. Bower A S, Rossby T J. Phys. Oceanogr. 19 1177 (1989)
  33. Osborne A R et al. Tellus A 41 416 (1989)
  34. Osborne A R, Caponio R Phys. Rev. Lett. 64 1733 (1990)
  35. Brown M G, Smith K B J. Phys. Oceanogr. 20 139 (1990)
  36. Meyers S D, Magnan J F, O’Brien J J Nonlinear Proc. Geophys. 1 (1) 45 (1994)
  37. Ouml;zgökmen T M et al. J. Phys. Oceanogr. 31 2691 (2001)
  38. Assireu A T et al. Physica D 168 - 169 397 (2002)
  39. Bower A S J. Phys. Oceanogr. 21 173 (1991)
  40. Samelson R M J. Phys. Oceanogr. 22 431 (1992)
  41. ’p’?’?’?с’?’?’? ’a Yu, ’Gу’?ya’?с’?’?’? ’a ’E, ’zр’?’?ts ’l ’E Nelin. Din. 2 165 (2006)
  42. Meyers S D J. Phys. Oceanogr. 24 1641 (1994)
  43. Duan J, Wiggins S J. Phys. Oceanogr. 26 1176 (1996)
  44. Dutkiewicz S, Paldor N J. Phys. Oceanogr. 24 2418 (1994)
  45. Yuan G-C, Pratt L J, Jones C K R T J. Phys. Oceanogr. 34 1991 (2004)
  46. Yang H, Liu Z Geophys. Res. Lett. 21 545 (1994)
  47. Yang H J. Phys. Oceanogr. 26 115 (1996)
  48. Poje A C, Haller G J. Phys. Oceanogr. 29 1649 (1999)
  49. Yang H, Liu Z J. Phys. Oceanogr. 27 1258 (1997)
  50. Poplvani L M, Wisdom J Phys. Fluids A 2 123 (1990)
  51. Dahleh M D Phys. Fluids A 4 1979 (1992)
  52. ’F’?’?’?’?’? ’E ’s, ’Iуру’?’?’? ’B Yu ’a’?т’?’?р’?’?’?’?’?ya ’?’?’?р’?’?’?’?’?ya (6) 70 (1994)
  53. ’F’?’?’?’?’? ’E ’s ’R’?’?. ’i’B’v. ’l’?р. ’s’?’?. ’?т’?. ’?’?’?’?’?’? 31 245 (1995)
  54. Pedlosky J Geophysical Fluid Dynamics 2nd ed. (New York: Springer-Verlag, 1987)
  55. ’n’?kh’?’?’?’? ’B ’v, ’l’?’?’?рс’?’?’? ’B ’B ’pр’?’?’?’?’?’?ya ’?’?т’?’?’?т’?ch’?с’?’?’? ф’?’?’?’?’? (’a.: ’v’?у’?’?, 1997)
  56. Rhines P B, Young W R J. Fluid Mech. 122 347 (1982)
  57. ’F’?’?’?’?’? ’E ’s, ’Iуру’?’?’? ’B Yu ’R’?’?. ’i’B’v. ’l’?р. ’s’?’?. ’?т’?. ’?’?’?’?’?’? 34 395 (1998)
  58. ’F’?’?’?’?’? ’E ’s, ’a’?’?’?р’?’? ’E ’I ’d’?’?’?’?’?’?’?’?’?ya 35 658 (1995)
  59. ’F’?’?’?’?’? ’E ’s, ’a’?’?’?р’?’? ’E ’I ’d’?’?’?’?’?’?’?’?’?ya 36 493 (1996)
  60. ’F’?’?’?’?’? ’E ’s, ’a’?’?’?р’?’? ’E ’I ’d’?’?’?’?’?’?’?’?’?ya 38 505 (1998)
  61. ’F’?’?’?’?’? ’E ’s, ’F’?sh’?’?ь ’F ’E ’R’?’?. ’i’B’v. ’l’?р. ’s’?’?. ’?т’?. ’?’?’?’?’?’? 35 137 (1999)
  62. Liu Z, Yang H J. Phys. Oceanogr. 24 1768 (1994)
  63. Berloff P S, Meacham S P J. Mar. Res. 55 407 (1997)
  64. Meacham S P, Berloff P S J. Mar. Res. 55 523 (1997)
  65. ’R’?’?т’?’?’? ’E ’a, ’s’?’?’?т’?’? ’B ’v ’R’?’?. ’i’B’v. ’l’?р. ’s’?’?. ’?т’?. ’?’?’?’?’?’? 33 443 (1997)
  66. Pierrehumbert R T, Yang H J. Atmos. Sci. 50 2462 (1993)
  67. ’F’?’?’?’?’? ’E ’s, ’F’?sh’?’?ь ’F ’E ’R’?’?. ’i’B’v. ’l’?р. ’s’?’?. ’?т’?. ’?’?’?’?’?’? 36 119 (2000)
  68. Jones S W, Aref H Phys. Fluids 31 469 (1988)
  69. Pierrehumbert R T Geophys. Astrophys. Fluid Dyn. 58 285 (1991)
  70. Yang H Int. J. Bifurc. Chaos 3 1013 (1993)
  71. Hogg N G J. Fluid Mech. 58 517 (1973)
  72. ’F’?’?’?’?’? ’E ’s ’a’?’?’?’?’? т’?’?’?’?р’?ф’?ch’?с’?’?kh ’?’?khр’?’? ’? ’?’?’?’?’?’? (’a.: ’v’?у’?’?, 1983)
  73. ’Oырya’?’?’? ’E ’v ’n’?’?’?’?р’?ф’?ch’?с’?’?’? ’?’?khр’? ’? ’?’?’?’?’?’?’?’? ’?’?рс’?’?kh т’?ch’?’?’?’? (’a.: ’R’?ст. ’?’?’?. ’?р’?’?’?’?’? ’i’B’v, 1995)
  74. Mullineaux L S, Mills S W Deep-Sea Res. I 44 745 (1997)
  75. ’a’?kh’?’?’?’?’? ’M ’E, Kh’?’?chу’? ’B ’R Dokl. Ross. Akad. Nauk 394 234 (2004)
  76. Goldner D R, Chapman D C Deep-Sea Res. I 44 719 (1997)
  77. Deese H E, Pratt L J, Helfrich K R J. Phys. Oceanogr. 32 1870 (2002)
  78. Sokolovskiy M A, Zyryanov V N, Davies P A Geophys. Astrophys. Fluid Dyn. 88 1 (1998)
  79. Carnevale G F, Kloosterziel R C, van Heijst G J J. Fluid Mech. 233 119 (1991)
  80. ’a’?’?’?-’n’?’?с’?’? ’’ ’a ’n’?’?р’?т’?ch’?с’?’?ya ’?’?’?р’?’?’?’?’?’?’?’?’? (’a.: ’a’?р, 1964)
  81. ’I’?’?’?’?’?р ’B ’M ’R’?’?. ’i’B’v. ’l’?р. ’s’?’?. ’?т’?. ’?’?’?’?’?’? 35 838 (1999)
  82. Wiggins S Introduction To Applied Nonlinear Dynamical Systems And Chaos (New York: Springer-Verlag, 1990)
  83. Wiggins S Chaotic Transport In Dynamical Systems (New York: Springer-Verlag, 1992)
  84. ’F’?’?’?’?’? ’E ’s, ’F’?sh’?’?ь ’F ’E ’R’?’?. ’i’B’v. ’l’?р. ’s’?’?. ’?т’?. ’?’?’?’?’?’? 37 378 (2001)
  85. Shevchenko I I Phys. Lett. A 241 53 (1998)
  86. Izrailsky Yu G, Kozlov V F, Koshel K V Phys. Fluids 16 3173 (2004)
  87. Krauskopf B, Osinga H J. Comput. Phys. 146 404 (1998)
  88. ’F’?’?’?’?’? ’E ’s, ’F’?sh’?’?ь ’F ’E, ’lт’?’?’?’?’?’? ’K ’E ’K’?’?ь’?’?’?’?ст’?ch’?ы’? ’?’?т’?’?. zhур’?. 2 (2) 89 (2001)
  89. ’F’?’?’?’?’? ’E ’s, ’F’?sh’?’?ь ’F ’E, ’lт’?’?’?’?’?’? ’K ’E ’R’?’?. ’i’B’v. ’l’?р. ’s’?’?. ’?т’?. ’?’?’?’?’?’? 41 242 (2005)
  90. Koshel’ K V, Stepanov D V Regul. Chaotic Dyn. 9 (4) 439 (2004)
  91. ’G’?р’?с’?’? ’B ’E, ’a’?’?’?’?’? ’R ’l, ’l’?’?’?’?’?’?с’?’?’? ’a ’B (’i’?’?.) ’sу’?’?’?’?’?’?т’?’?ь’?ы’? ’? ’?р’?’?’?’?’?’?ы’? ’?р’?’?’?’?’?ы т’?’?р’?’? ’?’?khр’?’? (’a. - ’Rzh’?’?с’?: ’R’?ст’?тут ’?’?’?’?ьyuт’?р’?ыkh ’?сс’?’?’?’?’?’?’?’?’?, 2003)
  92. Rom-Kedar V, Poje A C Phys. Fluids 11 2044 (1999)
  93. ’O’?с’?’?’?с’?’?’? ’I ’a ’lт’?kh’?ст’?ch’?’?сть ’?’?’?’?’?’?ch’?с’?’?kh с’?ст’?’? (’a.: ’v’?у’?’?, 1984)
  94. ’F’?sh’?’?ь ’F ’E, ’lт’?’?’?’?’?’? ’K ’E Dokl. Ross. Akad. Nauk 407 542 (2006)
  95. Sh’?’?ch’?’?’?’? ’R ’R, ’a’?’?ь’?’?’?’?’? ’B ’E ’z’?сь’?’? Zh’e’n’s 77 772 (2003)
  96. ’R’?р’?’?’?ьс’?’?’? Yu ’I, ’F’?sh’?’?ь ’F ’E, ’lт’?’?’?’?’?’? ’K ’E Dokl. Ross. Akad. Nauk 407 773 (2006)
  97. Chirikov B V Phys. Rep. 52 263 (1979)
  98. Sommeria J, Meyers S D, Swinney H L Nature 337 58 (1989)
  99. Behringer R P, Meyers S D, Swinney H L Phys. Fluids A 3 1243 (1991)
  100. Solomon T H, Weeks E R, Swinney H L Phys. Rev. Lett. 71 3975 (1993)
  101. Shlesinger M F, Zaslavsky G M, Klafter J Nature 363 31 (1993)
  102. Weeks E R, Urbach J S, Swinney H L Physica D 97 291 (1996)
  103. Hart J E Tellus A 37 286 (1985)
  104. Mundt M D, Hart J E, Ohlsen D R J. Fluid Mech. 300 311 (1995)
  105. Klein P Fluid Dyn. Res. 5 235 (1990)
  106. Danilov S D et al. Chaos 6 297 (1996)
  107. ’K’?’?’?’?’?’? ’l ’K ’? ’?р. ’R’?’?. ’i’B’v. ’l’?р. ’s’?’?. ’?т’?. ’?’?’?’?’?’? 35 810 (1999)
  108. ’K’?’?’?’?’?’? ’l ’K, ’K’?’?zh’?’?’?’? ’E ’B, Ya’?уsh’?’?’? ’R ’I Zh. Eksp. Teor. Fiz. 118 483 (2000)
  109. ’K’?’?zh’?’?с’?’?’? ’s ’E, ’Fры’?’?’? ’E ’B, ’a’?’?’?’? ’K Yu Usp. Fiz. Nauk 160 (7) 1 (1990); Dolzhanskii F V, Krymov V A, Manin D Yu Sov. Phys. Usp. 33 495 (1990)
  110. Makarov D V et al. Phys. Rev. E 73 066210 (2006)
  111. Makarov D V, Uleysky M Yu, Prants S V Chaos 14 79 (2004)
  112. ’F’?yats’?’?’? ’E ’R, ’F’?sh’?’?ь ’F ’E Usp. Fiz. Nauk 170 771 (2000); Klyatskin V I, Koshel’ K V Phys. Usp. 43 717 (2000)
  113. ’F’?yats’?’?’? ’E ’R ’K’?ффу’?’?ya ’? ’?’?’?ст’?р’?’?’?ts’?ya ’?’?сс’?’?’?’?’? ’?р’?’?’?с’? ’? с’?уch’?’?’?ыkh ’?’?’?р’?’?’?’?’?’?’?ch’?с’?’?kh ’?’?т’?’?’?kh (’a.: ’s’?’?’?’?т’?’?т, 2005)
  114. Tél T et al. Phys. Rep. 413 91 (2005)
  115. Kuznetsov L et al. Physica D 191 81 (2004)
  116. Knobloch E, Weiss J B Phys. Rev. A 36 1522 (1987)
  117. Weiss J B Phys. Fluids A 3 1379 (1991)
  118. del-Castillo-Negrete D, Morrison P J Phys. Fluids A 5 948 (1993)
  119. Ngan K, Shepherd T G J. Fluid Mech. 334 315 (1997)
  120. del-Castillo-Negrete D Phys. Fluids 10 576 (1998)
  121. ’O’?с’?’?’?с’?’?’? ’I ’a ’? ’?р. ’l’?’?’?ы’? kh’?’?с ’? ’?’?’?’?’?р’?’?у’?yaр’?ы’? стру’?туры (’a.: ’v’?у’?’?, 1991)
  122. Pierrehumbert R T Phys. Fluids A 3 1250 (1991)
  123. Pierce R B, Fairlie T D A J. Geophys. Res. 98 18589 (1993)
  124. Bowman K P J. Geophys. Res. 98 23013 (1993)
  125. Waugh D W, Plumb R A J. Atmos. Sci. 51 530 (1994)
  126. Shuckburgh E, Haynes P Phys. Fluids 15 3342 (2003)
© 1918–2026 Uspekhi Fizicheskikh Nauk
Email: ufn@ufn.ru Editorial office contacts About the journal Terms and conditions