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Geophysical Flow Models: An Approach by Quasilinear Evolution Equations

Brandt, Felix Christopher Helmut Ludwig (2024)
Geophysical Flow Models: An Approach by Quasilinear Evolution Equations.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00027378
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

This thesis develops rigorous analysis of geophysical flow models in the context of Hibler's viscous-plastic sea ice model by means of quasilinear evolution equations. In a first step, well-posedness results for a fully parabolic variant are shown. Another focal point is the interaction problem of sea ice with a rigid body. Moreover, a coupled atmosphere-sea ice-ocean model is analyzed from a rigorous mathematical point of view. The first part of the thesis is completed by the local strong well-posedness of a parabolic-hyperbolic variant of Hibler's model. In the second part of the thesis, frameworks to quasilinear time periodic evolution equations are presented. One approach relies on maximal periodic regularity and the Arendt-Bu theorem, whereas the other one is based on the classical Da Prato-Grisvard theorem. Finally, applications of these frameworks to Hibler's sea ice model, Keller-Segel systems as well as a Nernst-Planck-Poisson type system are provided.

Typ des Eintrags: Dissertation
Erschienen: 2024
Autor(en): Brandt, Felix Christopher Helmut Ludwig
Art des Eintrags: Erstveröffentlichung
Titel: Geophysical Flow Models: An Approach by Quasilinear Evolution Equations
Sprache: Englisch
Referenten: Hieber, Prof. Dr. Matthias ; Egert, Prof. Dr. Moritz ; Kozono, Prof. Dr. Hideo
Publikationsjahr: 27 Mai 2024
Ort: Darmstadt
Kollation: xxviii, 314 Seiten
Datum der mündlichen Prüfung: 15 Mai 2024
DOI: 10.26083/tuprints-00027378
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/27378
Kurzbeschreibung (Abstract):

This thesis develops rigorous analysis of geophysical flow models in the context of Hibler's viscous-plastic sea ice model by means of quasilinear evolution equations. In a first step, well-posedness results for a fully parabolic variant are shown. Another focal point is the interaction problem of sea ice with a rigid body. Moreover, a coupled atmosphere-sea ice-ocean model is analyzed from a rigorous mathematical point of view. The first part of the thesis is completed by the local strong well-posedness of a parabolic-hyperbolic variant of Hibler's model. In the second part of the thesis, frameworks to quasilinear time periodic evolution equations are presented. One approach relies on maximal periodic regularity and the Arendt-Bu theorem, whereas the other one is based on the classical Da Prato-Grisvard theorem. Finally, applications of these frameworks to Hibler's sea ice model, Keller-Segel systems as well as a Nernst-Planck-Poisson type system are provided.

Alternatives oder übersetztes Abstract:
Alternatives AbstractSprache

Die vorliegende Dissertation entwickelt rigorose Analysis für Modelle aus der geophysikalischen Fluiddynamik im Kontext von Hiblers viskoplastischem Meereismodell mithilfe von Theorie quasilinearer Evolutionsgleichungen. In einem ersten Schritt werden Wohlgestelltheitsresultate für eine komplett parabolische Variante gezeigt. Ein weiterer Fokus liegt auf dem Interaktionsproblem von Meereis mit einem Festkörper. Ferner wird ein gekoppeltes Atmosphäre-Meereis-Ozean Modell aus einer mathematisch rigorosen Perspektive untersucht. Der erste Teil der Arbeit wird durch die Wohlgestelltheit einer parabolisch-hyperbolischen Variante von Hiblers Modell vervollständigt. Im zweiten Teil der Dissertation werden Frameworks für quasilineare zeitperiodische Evolutionsgleichungen präsentiert. Ein Ansatz stützt auf maximaler periodischer Regularität und dem Arendt-Bu Theorem, während der andere auf dem klassischen Da Prato-Grisvard Theorem basiert. Abschließend werden die Frameworks auf Hiblers Meereismodell, Keller-Segel Systeme und ein Nernst-Planck-Poisson-artiges System angewandt.

Deutsch
Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-273780
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 04 Fachbereich Mathematik
04 Fachbereich Mathematik > Analysis
04 Fachbereich Mathematik > Analysis > Angewandte Analysis
Hinterlegungsdatum: 27 Mai 2024 12:01
Letzte Änderung: 03 Jun 2024 11:49
PPN:
Referenten: Hieber, Prof. Dr. Matthias ; Egert, Prof. Dr. Moritz ; Kozono, Prof. Dr. Hideo
Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 15 Mai 2024
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