Внезапные изменения в образцах ледяных кернов и других записях указывают на резкие изменения климата, которые происходили в определенные моменты в прошлом.
В книге Chaos от AIP Publishing ученые-климатологи определяют резкие переходы в климатических записях, которые могли быть вызваны тем, что климатическая система пересекла переломный момент. Это происходит, когда самоусиливающиеся обратные связи в системе выталкивают ее из стабильного состояния, что приводит к резким изменениям.
Идентификация этих событий в прошлом Земли имеет решающее значение для понимания переломных моментов, которые могут возникнуть в этом столетии, поскольку потепление климата дестабилизирует физические системы и экосистемы Земли.
Исследователи из CNRS (Франция), Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Колумбийского университета разработали статистический метод, чтобы определить, являются ли переходы, наблюдаемые в климатических записях, таких как ледяные керны, просто шумом или свидетельством более значительных изменений. Обычно это делается путем визуального осмотра, процесса, который требует много времени и субъективен.
Их метод менее подвержен ошибкам, поскольку он не зависит от человеческого определения того, является ли прыжок значительным переходом. Это позволяет последовательно сравнивать различные записи и может определять важные события, которые могли быть упущены из виду в более ранних исследованиях.
Расширенный критерий Колмогорова-Смирнова (КС), статистический метод, названный в честь его первоначальных авторов, предоставил альтернативный подход к рекуррентному анализу. Тест KS был успешно применен к другим системам с высоким уровнем шума, таким как финансы и обработка сигналов.
Метод сравнивает две выборки, взятые до и после потенциальной точки перехода, чтобы проверить, происходят ли они из одного и того же непрерывного распределения. Если они этого не делают, точка перехода идентифицируется как значительное резкое изменение, свидетельствующее об истинном кульминационном сдвиге.
«Мы применили наш метод к двум палеоклиматическим записям последнего климатического цикла, к ледяному керну Гренландии и составной записи образований из Китая», - сказал автор Витольд Багневски..
Анализ ледяных кернов показывает, что соотношение двух изотопов кислорода меняется со временем. Это соотношение зависит от местной температуры во время образования льда, обеспечивая измерение климата в это конкретное время.
Образования - это залежи полезных ископаемых в пещерах, демонстрирующие аналогичную картину соотношения изотопов, меняющуюся по мере изменения климата.
«Многие из резких переходов в записи ледяных кернов Гренландии соответствуют сдвигам между более теплым климатом, известным как гренландские интерстадиалы (GI), и более холодным климатом, гренландскими стадиалами (GS), - сказал Багневски.
Существование этих двух климатических состояний, GI и GS, является примером бистабильной климатической системы, в которой два различных состояния стабильны. Климат может резко перейти от одного к другому при пересечении переломного момента.
«Наша методология очень эффективна для правильного обнаружения резких переходов в климатических записях», - сказал Багневски. «Его более широкое применение может помочь восстановить хронологию климатических явлений на Земле».