有限尺寸 Lyapunov 指数能否检测相干结构？
动力系统
2014-01-14 v3 混沌动力学
大气与海洋物理
流体动力学
摘要
有限尺寸 Lyapunov 指数（FSLE）场的脊线一直被用作双曲 Lagrangian 相干结构（LCSs）的指标。然而，FSLE 与 LCSs 之间一直缺乏严格的数学联系。在此，我们证明了满足特定条件的 FSLE 脊线确实指示了某个有限时间 Lyapunov 指数（FTLE）场附近的脊线，进而在进一步条件下指示了双曲 LCS。然而，其他违反我们条件的 FSLE 脊线被证实为 LCS 的假阳性。我们还发现了 FSLE 在 Lagrangian 相干性检测中的其他局限性，包括不适定性、人为的跳跃间断以及对计算时间步长的敏感性。
引用
@article{arxiv.1307.7888,
title = {Do Finite-Size Lyapunov Exponents Detect Coherent Structures?},
author = {Daniel Karrasch and George Haller},
journal= {arXiv preprint arXiv:1307.7888},
year = {2014}
}
备注
22 pages, 7 figures, v3: corrects the z-axis labels of Fig. 2 (left) that appears in the version published in Chaos