Ново изследване разбива старите предположения за изменението на климата

Новото математическо моделиране на атлантическото меридионално обръщане – система от океански течения – показва по-голяма сложност, отколкото се смяташе досега.

Международен екип от учени предупреди да не се разчита на природата, предоставяща ясни индикатори за „ранно предупреждение“ за климатична катастрофа, тъй като новото математическо моделиране разкрива очарователни нови аспекти на сложността на динамиката на климата.

Това предполага, че климатичната система може да е по-непредсказуема, отколкото се смяташе досега.

Чрез моделиране на атлантическата меридионална преобръщаща се циркулация, една от основните системи на океанските течения, екипът, включващ математици от университета в Лестър, откри, че стабилността на системата е много по-сложна от простите състояния „включено и изключено“, както се предполагаше преди . Трансформациите между тези страни могат да доведат до големи промени в регионалния климат на северноатлантическия регион, но те са далеч от огромните ефекти на трансформацията между качествено различни страни.

Но някои от тези малки промени може в крайна сметка да ескалират, за да причинят голяма промяна между качествено различни страни, с огромно глобално въздействие върху климата. Сигналите за ранно предупреждение може да не са в състояние да различат сериозността на следващите повратни точки. Подобно на блокова кула Jenga, премахването на някои блокове може да повлияе на стабилността на системата, но не можем да сме сигурни кой блок ще доведе до колапс на цялата система.

Професор Валерио Лукарини от Факултета по математика и компютърни науки, Университет на Лестър. Кредит: Университет на Лестър

Публикуване и важност на резултатите

Техните открития бяха публикувани наскоро в Напредък на науката В изследователска статия, проведена от института Нилс Бор към университета в Копенхаген.

Атлантическата меридионална обръщаща се циркулация е една от най-фундаменталните характеристики на климатичната система. Той пренася топлина от ниски към високи географски ширини в Северния Атлантик, така че спомага за създаването на положителни топлинни аномалии в Северна и Западна Европа и в северноатлантическия регион на вятъра. Забавянето на кръвообращението би довело до относително охлаждане в тази област.

Предизвикателства при прогнозирането на климата

Прогнозирането на поведението на нашия климат, като това на атлантическата меридионална обръщаща се циркулация, е предизвикателство поради удивителната му сложност. Учените или се нуждаят от модел с възможно най-висока точност, или се опитват да разберат поведението му, използвайки по-малко ресурсоемък модел, който позволява точен статистически анализ.

Професор Валерио Лукарини от Факултета по математика и компютърни науки към университета в Лестър каза: „Във всеки щат има голям брой близки щати. В зависимост от това къде или какво наблюдавате, може да откриете някои признаци, че колапсът наближава. Но не е ясно дали този колапс ще бъде ограничен в съседните държави или ще доведе до големи смущения, тъй като индикаторите отразяват само местните характеристики на системата.

„Тези състояния представляват различните начини, по които циркулацията на Атлантическия океан се организира в големи мащаби, с големи последици за глобалния климат и особено на регионално ниво в Северния Атлантик. При някои сценарии циркулацията може да достигне „повратна точка“ Системата вече не е стабилна и ще се срине. Индикаторите за ранно предупреждение ни казват, че системата може да преминава към друго състояние, но не знаем колко различно може да е то.“

„В отделно разследване видяхме нещо подобно да се случва в палеоклиматичните записи: когато промените интересуващата ви времева скала – точно като лупа – можете да откриете все по-малки и по-малки различни характеристики, които показват конкуриращи се оперативни модели на глобалния климат. … Палеоклиматичните записи през последните 65 милиона години ни позволиха миналата година да предоставим ново обяснение за еволюцията на климата през този период от време, разкривайки тези множество конкуриращи се състояния.

„Това проучване проправя пътя за разглеждане на климата през призмата на статистическата механика и теорията на сложността. То наистина стимулира нов поглед върху климата, където трябва да синтезирате сложни числени симулации, доказателства от наблюдения и теория в неизбежна смес. Трябва да оцените и прегърнете тази сложност Няма начин Накратко, няма безплатен обяд в нашето разбиране за климата, но можем да научим много от него.

Препратка: „Пунктираният равновесен анализ на кайнозойската еволюция на климата показва йерархия от внезапни преходи“ от Денис Дидие Русо, Витолд Пайневски и Валерио Лукарини, 12 юли 2023 г., Научни доклади.
doi: 10.1038/s41598-023-38454-6

Финансиране: Рамкова програма Хоризонт 2020, Danmarks Frie Forskningsfond, Европейски съвет за научни изследвания