Новое исследование разрушает старые предположения об изменении климата

Недавние исследования опрокидывающей циркуляции Атлантического океана раскрывают сложность и непредсказуемость климатической системы, бросая вызов идее прямых сигналов раннего предупреждения о климатических катастрофах. Исследование подчеркивает важность учета сложной динамики климатических систем и необходимость комплексного климатологического подхода.

Новое математическое моделирование меридионального переворота Атлантического океана – системы океанских течений – демонстрирует большую сложность, чем считалось ранее.

Международная группа ученых предостерегает от того, чтобы полагаться на то, что природа предоставит четкие индикаторы «раннего предупреждения» о климатической катастрофе, поскольку новое математическое моделирование раскрывает новые захватывающие аспекты сложности динамики климата.

Это говорит о том, что климатическая система может быть более непредсказуемой, чем считалось ранее.

Моделируя меридиональную опрокидывающую циркуляцию Атлантического океана, одну из основных систем океанских течений, команда, в которую входили математики из Университета Лестера, обнаружила, что стабильность системы гораздо сложнее, чем простые состояния «включения и выключения», как предполагалось ранее. . Преобразования между этими странами могут привести к серьезным изменениям в региональном климате Североатлантического региона, но они далеки от огромных последствий трансформации между качественно разными странами.

Но некоторые из этих небольших сдвигов могут в конечном итоге перерасти и привести к серьезному сдвигу между качественно разными странами с огромными глобальными климатическими последствиями. Сигналы раннего предупреждения могут быть не в состоянии определить серьезность следующих поворотных моментов. Как и в случае с блочной башней Дженги, удаление некоторых блоков может повлиять на стабильность системы, но мы не можем быть уверены, какой блок приведет к разрушению всей системы.

Профессор Валерио Лукарини из Школы математики и информатики Лестерского университета. Предоставлено: Университет Лестера.

Публикация и важность результатов

Их выводы были недавно опубликованы в Развитие науки В исследовательской работе, проведенной Институтом Нильса Бора при Копенгагенском университете.

Атлантическая меридиональная опрокидывающая циркуляция — одна из наиболее фундаментальных особенностей климатической системы. Он переносит тепло из низких широт в высокие в Северной Атлантике, что способствует созданию положительных термических аномалий в северной и западной Европе, а также в подветренном регионе Северной Атлантики. Замедление кровообращения привело бы к относительному похолоданию в этом регионе.

Проблемы прогнозирования климата

Прогнозирование поведения нашего климата, например поведения атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции, является сложной задачей из-за его поразительной сложности. Ученым либо нужна модель с максимально возможной точностью, либо они пытаются понять ее поведение с помощью менее ресурсоемкой модели, позволяющей провести точный статистический анализ.

Профессор Валерио Лукарини из Школы математики и информатики Университета Лестера сказал: «Внутри каждого штата есть большое количество соседних штатов. В зависимости от того, где и что вы наблюдаете, вы можете обнаружить некоторые признаки приближения коллапса. Но неясно, будет ли этот коллапс сдержан в соседних государствах или приведет к серьезным нарушениям, поскольку индикаторы отражают только местные характеристики системы.

«Эти состояния представляют собой различные способы организации атлантической циркуляции в больших масштабах, что имеет серьезные последствия для глобального климата и особенно на региональном уровне в Северной Атлантике. При некоторых сценариях циркуляция может достичь «переломного момента»» Система больше не стабильна и рухнет. Индикаторы раннего предупреждения говорят нам, что система может перейти в другое состояние, но мы не знаем, насколько оно может отличаться».

«В ходе отдельного исследования мы увидели, что нечто подобное произошло в палеоклиматических записях: когда вы меняете интересующую вас временную шкалу — точно так же, как увеличительное стекло — вы можете обнаружить все меньшие и меньшие отдельные особенности, которые указывают на конкурирующие модели функционирования глобального климата. … Палеоклиматические записи за последние 65 миллионов лет позволили нам в прошлом году дать новое объяснение эволюции климата за этот период времени, раскрыв эти многочисленные конкурирующие состояния.

«Это исследование открывает путь к взгляду на климат через призму статистической механики и теории сложности. Оно действительно стимулирует новый взгляд на климат, где вам придется синтезировать сложные численные модели, данные наблюдений и теории в неизбежную смесь. Вы должны оценить и принять эту сложность.Нет никакого способа.Коротко говоря, в нашем понимании климата не существует бесплатного обеда, но мы можем многому научиться из него.

Ссылка: «Анализ прерывистого равновесия эволюции кайнозойского климата показывает иерархию резких переходов» Дени Дидье Руссо, Витольда Пажневского и Валерио Лукарини, 12 июля 2023 г., Научные отчеты.
дои: 10.1038/s41598-023-38454-6

Финансирование: Рамочная программа Horizon 2020, Датский фонд Фри Форскнингсфонд, Европейский исследовательский совет.