Turbulent magnetic pumping in a Babcock-Leighton solar dynamo model

Context. The turbulent pumping effect corresponds to the transport of magnetic flux due to the presence of density and turbulence gradients in convectively unstable layers. In the induction equation it appears as an advective term and for this reason it is expected to be important in the solar and stellar dynamo processes. Aims. We explore the effects of turbulent pumping in a flux-dominated Babcock-Leighton solar dynamo model with a solar-like rotation law. Methods. As a first step, only vertical pumping has been considered through the inclusion of a radial diamagnetic term in the induction equation. In the second step, a latitudinal pumping term was included and then, a near-surface shear was included. Results. The results reveal the importance of the pumping mechanism in solving current limitations in mean field dynamo modeling, such as the storage of the magnetic flux and the latitudinal distribution of the sunspots. If a meridional flow is assumed to be present only in the upper part of the convective zone, it is the full turbulent pumping that regulates both the period of the solar cycle and the latitudinal distribution of the sunspot activity. In models that consider shear near the surface, a second shell of toroidal field is generated above r = 0.95 R(circle dot) at all latitudes. If the full pumping is also included, the polar toroidal fields are efficiently advected inwards, and the toroidal magnetic activity survives only at the observed latitudes near the equator. With regard to the parity of the magnetic field, only models that combine turbulent pumping with near-surface shear always converge to the dipolar parity. Conclusions. This result suggests that, under the Babcock-Leighton approach, the equartorward motion of the observed magnetic activity is governed by the latitudinal pumping of the toroidal magnetic field rather than by a large scale coherent meridional flow. Our results support the idea that the parity problem is related to the quadrupolar imprint of the meridional flow on the poloidal component of the magnetic field and the turbulent pumping positively contributes to wash out this imprint.

Draaman ja teatterin sovelluksia nuorten työpajaympäristössä : kuvaus Dynamo-hankkeen draamapajan toiminnan muotoutumisesta

Opinnäytetyö on kuvaus Lahden kaupungin nuorisopalveluiden Dynamo-hankkeen draamapajan toiminnasta. Kirjoittaja on työskennellyt draamapajan työvalmentajana Dynamon ensimmäisellä projektikaudella vuosina 2006-2008. Nuorten seudullinen työllisyyshanke Dynamo on Lahden nuorisopalveluiden hallinnoima ESR-rahoitteinen projekti. Dynamo tarjoaa tuettua työharjoittelua Lahden kaupunkiseudun 17-24-vuotiaille työttömille nuorille. Työharjoittelu kestää viisi kuukautta draama-, media-, sisustus- tai remonttipajassa. Opinnäytetyö on hankkeistettu Lahden kaupungin nuorisopalveluille. Draamapajassa nuoret tutustuvat taiteen ja kulttuurin tekemiseen. Opinnäytetyössä avataan ja tutkitaan draamapajan tavoitteita ja toiminnan muotoja. Draamapajan toimintaa lähestytään kolmesta teoreettisesta näkökulmasta, jotka ovat sosiokulttuurinen innostaminen, draamakasvatus ja soveltava teatteri. Draamapajan työskentely on luonteeltaan prosessinomaista. Opinnäytetyössä esitellään tapausesimerkkinä yksi draamapajan loppuprojekteista; devising-esitys Delirium tremensis eli kuinka jokerit sinä meiltä pimität. Esityksen syntyprosessin kuvauksessa havainnoillistetaan työtapoja käytännössä. Opinnäytetyön luvussa seitsemän tarkastellaan, millaisia välineitä teatteri-ilmaisun ohjaajan koulutus tarjoaa työvalmentajana toimimiseen. Kirjoituksessa pohditaan työvalmennuksen pedagogisia haasteita esittävän taiteen koulutuksen näkökulmasta. Loppupäätelmissä draamapaja nähdään soveltavan teatterin, draamakasvatuksen ja sosiokulttuurisen innostamisen sulatusuunina, jossa draaman eri lajityyppien väliset rajat ovat häilyviä. Toiminnassa sovelletaan erilaisia draamallisia ja toiminnallisia menetelmiä. Työskentelyn tavoitteena on mahdollistaa taiteeseen ja kulttuuriin tutustuminen sekä työharjoittelijan omien tavoitteiden saavuttaminen. Työvalmentajan tehtävä työskentelyssä on luoda tilaa osallistujien omalle merkityksenannolle. Parhaimmillaan merkityksenanto draamatyöskentelyssä voi saada aikaan uudelleenrakentumista nuoren ajattelussa ja toiminnassa.

Dynamo Magnétohydrodynamique en champ moyen

De nos jours, il est bien accepté que le cycle magnétique de 11 ans du Soleil est l'oeuvre d'une dynamo interne présente dans la zone convective. Bien qu'avec la puissance de calculs des ordinateurs actuels il soit possible, à l'aide de véritables simulations magnétohydrodynamiques, de résoudre le champ magnétique et la vitessse dans toutes les directions spatiales, il n'en reste pas moins que pour étudier l'évolution temporelle et spatiale de la dynamo solaire à grande échelle, il reste avantageux de travailler avec des modèles plus simples. Ainsi, nous avons utilisé un modèle simplifié de la dynamo solaire, nommé modèle de champ moyen, pour mieux comprendre les mécanismes importants à l'origine et au maintien de la dynamo solaire. L'insertion d'un tenseur-alpha complet dans un modèle dynamo de champ moyen, provenant d'un modèle global-MHD [Ghizaru et al., 2010] de la convection solaire, nous a permis d'approfondir le rôle que peut jouer la force électromotrice dans les cycles magnétiques produits par ce modèle global. De cette façon, nous avons pu reproduire certaines caractéristiques observées dans les cycles magnétiques provenant de la simulation de Ghizaru et al., 2010. Tout d'abord, le champ magnétique produit par le modèle de champ moyen présente deux modes dynamo distincts. Ces modes, de périodes similaires, sont présents et localisés sensiblement aux mêmes rayons et latitudes que ceux produits par le modèle global. Le fait que l'on puisse reproduire ces deux modes dynamo est dû à la complexité spatiale du tenseur-alpha. Par contre, le rapport entre les périodes des deux modes présents dans le modèle de champ moyen diffère significativement de celui trouvé dans le modèle global. Par ailleurs, on perd l'accumulation d'un fort champ magnétique sous la zone convective dans un modèle où la rotation différentielle n'est plus présente. Ceci suggère que la présence de rotation différentielle joue un rôle non négligeable dans l'accumulation du champ magnétique à cet endroit. Par ailleurs, le champ magnétique produit dans un modèle de champ moyen incluant un tenseur-alpha sans pompage turbulent global est très différent de celui produit par le tenseur original. Le pompage turbulent joue donc un rôle fondamental au sein de la distribution spatiale du champ magnétique. Il est important de souligner que les modèles dépourvus d'une rotation différentielle, utilisant le tenseur-alpha original ou n'utilisant pas de pompage turbulent, parviennent tous deux à produire une dynamo oscillatoire. Produire une telle dynamo à l'aide d'un modèle de ce type n'est pas évident, a priori. Finalement, l'intensité ainsi que le type de profil de circulation méridienne utilisés sont des facteurs affectant significativement la distribution spatiale de la dynamo produite.

Modélisation dynamo des cycles d’activité stellaire

Des décennies d’observation ont permis d’obtenir différentes relations liées à l’activité stellaire. Cependant, il est difficile de reproduire numériquement celles-ci à partir de modèles dynamo, puisqu’il n’y a pas de consensus sur le processus réellement présent dans les étoiles. Nous tentons de reproduire certaines de ces relations avec un modèle global 3D hydrodynamique qui nous fournit le profil de rotation différentielle et le tenseur-α utilisés en entrée dans un modèle de dynamo αΩ. Nous reproduisons ainsi efficacement la corrélation positive entre le rapport P_cyc⁄P_rot et P_rot^(-1). Par contre, nous échouons à reproduire les relations liant ω_cyc⁄Ω et l’énergie magnétique au nombre de Rossby. Cela laisse croire que la variation de P_cyc⁄P_rot avec la période de rotation est une caractéristique robuste du modèle αΩ, mais que l’effet-α ne serait pas le processus principal limitant l’amplitude du cycle. Cette saturation découlerait plutôt de la réaction magnétique sur l’écoulement à grande échelle.

A Coupled 2 × 2D Babcock–Leighton Solar Dynamo Model. I. Surface Magnetic Flux Evolution

The need for reliable predictions of the solar activity cycle motivates the development of dynamo models incorporating a representation of surface processes sufficiently detailed to allow assimilation of magnetographic data. In this series of papers we present one such dynamo model, and document its behavior and properties. This first paper focuses on one of the model's key components, namely surface magnetic flux evolution. Using a genetic algorithm, we obtain best-fit parameters of the transport model by least-squares minimization of the differences between the associated synthetic synoptic magnetogram and real magnetographic data for activity cycle 21. Our fitting procedure also returns Monte Carlo-like error estimates. We show that the range of acceptable surface meridional flow profiles is in good agreement with Doppler measurements, even though the latter are not used in the fitting process. Using a synthetic database of bipolar magnetic region (BMR) emergences reproducing the statistical properties of observed emergences, we also ascertain the sensitivity of global cycle properties, such as the strength of the dipole moment and timing of polarity reversal, to distinct realizations of BMR emergence, and on this basis argue that this stochasticity represents a primary source of uncertainty for predicting solar cycle characteristics.

THE ROLE OF DIFFUSIVITY QUENCHING IN FLUX-TRANSPORT DYNAMO MODELS

In the nonlinear phase of a dynamo process, the back-reaction of the magnetic field upon the turbulent motion results in a decrease of the turbulence level and therefore in a suppression of both the magnetic field amplification (the alpha-quenching effect) and the turbulent magnetic diffusivity (the eta-quenching effect). While the former has been widely explored, the effects of eta-quenching in the magnetic field evolution have rarely been considered. In this work, we investigate the role of the suppression of diffusivity in a flux-transport solar dynamo model that also includes a nonlinear alpha-quenching term. Our results indicate that, although for alpha-quenching the dependence of the magnetic field amplification with the quenching factor is nearly linear, the magnetic field response to eta-quenching is nonlinear and spatially nonuniform. We have found that the magnetic field can be locally amplified in this case, forming long-lived structures whose maximum amplitude can be up to similar to 2.5 times larger at the tachocline and up to similar to 2 times larger at the center of the convection zone than in models without quenching. However, this amplification leads to unobservable effects and to a worse distribution of the magnetic field in the butterfly diagram. Since the dynamo cycle period increases when the efficiency of the quenching increases, we have also explored whether the eta-quenching can cause a diffusion-dominated model to drift into an advection-dominated regime. We have found that models undergoing a large suppression in eta produce a strong segregation of magnetic fields that may lead to unsteady dynamo-oscillations. On the other hand, an initially diffusion-dominated model undergoing a small suppression in eta remains in the diffusion-dominated regime.

Stereotyping & electrotyping. A guide for the production of plates by the papier-maché and plaster processes, With instructions for depositing copper by the battery or by the dynamo machine. Also hints on steel and brass facing, etc.

"The historical portions of the work ... have been written by Mr. John Southward."--p. vii.

Motor and dynamo control, theory and practice;

Mode of access: Internet.

Les machines dynamo-électriques.

Bibliographical footnotes.

Dynamo-electric machinery : a manual for students of electrotechnics /

Mode of access: Internet.

Rulfs monistische Philosophie, Dynamo- und Pneumato-Monismus.

Thesis (doctoral)--Universitat Bern.