Нове математичне моделювання атлантичного меридіонального перевороту – системи океанських течій – демонструє більшу складність, ніж вважалося раніше. Міжнародна група вчених застерегла від того, щоб покладатися на природу, яка забезпечує прямі індикатори «раннього попередження» про кліматичну катастрофу, оскільки нове математичне моделювання показує нові захоплюючі аспекти складності динаміки клімату. Це свідчить про те, що кліматична система може бути більш непередбачуваною, ніж вважалося раніше.
Моделюючи атлантичну меридіональну циркуляцію, одну з основних систем океанських течій, команда, до якої входили математики з Університету Лестера, виявила, що стабільність системи є набагато складнішою, ніж прості стани «ввімкнути-вимкнути», як передбачалося раніше. Перемикання між цими станами може призвести до серйозних змін у регіональному кліматі Північноатлантичного регіону, але далеких від масових наслідків переходу між якісно різними станами.
Але деякі з цих незначних переходів можуть зрештою збільшитися, щоб спричинити суттєвий перехід між якісно різними станами з величезним глобальним кліматичним впливом. Сигнали раннього попередження можуть бути не в змозі визначити ступінь серйозності наступних переломних моментів. Подібно до вежі з блоків Jenga, видалення деяких блоків може вплинути на стабільність системи, але ми не можемо бути впевнені, який блок призведе до руйнування всієї системи.
Публікація та значення висновків
Їхні висновки нещодавно були опубліковані в Science Advances у статті під керівництвом Інституту Нільса Бора при Копенгагенському університеті.
Атлантична меридіональна перекидна циркуляція є однією з найважливіших фундаментальних особливостей кліматичної системи. Він транспортує тепло від низьких до високих широт у північній Атлантиці, тому сприяє створенню позитивних теплових аномалій у північній і західній Європі та в регіоні Північної Атлантики за вітром. Уповільнення циркуляції призведе до відносного охолодження в цій області.
Проблеми в прогнозуванні клімату
Передбачити поведінку нашого клімату, як і в атлантичній меридіональній циркуляції, складно через її неймовірну складність. Вченим або потрібна модель із найвищою можливою роздільною здатністю, або спробуйте зрозуміти її поведінку за допомогою менш ресурсомісткої моделі, яка дозволяє проводити строгий статистичний аналіз.
Професор Валеріо Лукаріні зі Школи математики та інформатики Університету Лестера сказав: «У кожному штаті є безліч сусідніх штатів. Залежно від того, де або що ви спостерігаєте, ви можете виявити деякі ознаки близького колапсу. Але неочевидно, чи буде цей колапс обмежений сусідніми державами чи призведе до великого потрясіння, оскільки показники відображають лише локальні властивості системи.
«Ці стани є різними способами, якими атлантична меридіональна перекидна циркуляція організовується у великих масштабах, що має ключові наслідки для глобального клімату і особливо регіонально в Північній Атлантиці. За деякими сценаріями циркуляція може досягти «переломної точки», коли система перестане бути стабільною та впаде. Індикатори раннього попередження повідомляють нам, що система може перейти в інший стан, але ми не знаємо, наскільки він буде іншим.
«В окремому дослідженні ми спостерігали щось подібне в палеокліматичних записах: коли ви змінюєте часовий масштаб, який вас цікавить, — подібно до збільшувальної лінзи, — ви можете виявити дедалі менші й менші масштабні чіткі особливості, які вказують на конкуруючі режими роботи глобального клімату. . Палеокліматичні записи за останні 65 мільйонів років дозволили нам надати нову інтерпретацію еволюції клімату за цей період часу та виявити ці численні конкуруючі стани.
«Це дослідження прокладає шлях до погляду на клімат через призму статистичної механіки та теорії складності. Це справді стимулює новий погляд на клімат, у якому ви повинні об’єднати складне числове моделювання, дані спостережень і теорію в неминучу суміш. Ви повинні оцінити і схвалити цю складність. У нашому розумінні клімату немає ні скорочення, ні безкоштовного обіду, але ми багато чому вчимося з цього».