Nový výzkum boří staré předpoklady o změně klimatu

Nové matematické modelování atlantického poledníku – systému oceánských proudů – ukazuje větší složitost, než se dříve myslelo.

Mezinárodní tým vědců varoval před spoléháním se na to, že příroda poskytuje jasné indikátory „včasného varování“ klimatické katastrofy, protože nové matematické modelování odhaluje fascinující nové aspekty složitosti dynamiky klimatu.

To naznačuje, že klimatický systém může být nepředvídatelnější, než se dříve myslelo.

Modelováním atlantické poledníkové převrácené cirkulace, jednoho z hlavních systémů oceánských proudů, tým, který zahrnoval matematiky z University of Leicester, zjistil, že stabilita systému je mnohem složitější než jednoduché stavy „zapnuto a vypnuto“, jak se dříve předpokládalo. . Transformace mezi těmito zeměmi mohou vést k velkým změnám v regionálním klimatu severoatlantické oblasti, ale mají daleko k obrovským dopadům transformace mezi kvalitativně odlišnými zeměmi.

Některé z těchto malých posunů však mohou nakonec eskalovat a způsobit velký posun mezi kvalitativně odlišnými zeměmi s obrovskými dopady na globální klima. Signály včasného varování nemusí být schopny rozlišit závažnost dalších bodů obratu. Podobně jako u blokové věže Jenga může odstranění některých bloků ovlivnit stabilitu systému, ale nemůžeme si být jisti, který blok způsobí kolaps celého systému.

Profesor Valerio Lucarini ze School of Mathematics and Computer Science, University of Leicester. Kredit: University of Leicester

Publikování a význam výsledků

Jejich zjištění byla nedávno zveřejněna v Pokrok vědy Ve výzkumné práci provedené institutem Nielse Bohra na univerzitě v Kodani.

Atlantický poledník překlápěcí cirkulace je jedním z nejzákladnějších rysů klimatického systému. Přenáší teplo z nízkých do vysokých zeměpisných šířek v severním Atlantiku, takže pomáhá vytvářet pozitivní tepelné anomálie v severní a západní Evropě a v povětrné oblasti severního Atlantiku. Zpomalení krevního oběhu by vedlo k relativnímu ochlazení v této oblasti.

Výzvy v předpovědi klimatu

Předpovídání chování našeho klimatu, jako je chování atlantické poledníkové převrácené cirkulace, je náročné kvůli jeho udivující složitosti. Vědci buď potřebují model s nejvyšší možnou přesností, nebo se snaží porozumět jeho chování pomocí modelu méně náročného na zdroje, který umožňuje přesnou statistickou analýzu.

Profesor Valerio Lucarini ze School of Mathematics and Computer Science na University of Leicester řekl: „V každém státě existuje velké množství blízkých států. V závislosti na tom, kde nebo co pozorujete, můžete najít nějaké náznaky, že se blíží kolaps. Není však jasné, zda se tento kolaps podaří omezit v sousedních státech nebo povede k velkým poruchám, protože ukazatele odrážejí pouze místní charakteristiky systému.

„Tyto státy představují různé způsoby, jak se atlantická převratná cirkulace organizuje ve velkém měřítku, s velkými důsledky pro globální klima a zejména na regionální úrovni v severním Atlantiku. Podle některých scénářů by cirkulace mohla dosáhnout 'bodu zvratu'.“ Systém již není stabilní a zhroutí se. Včasné varovné indikátory nám říkají, že systém možná přechází do jiného stavu, ale nevíme, jak odlišný by mohl být.“

„V samostatném vyšetřování jsme viděli něco podobného, ​​co se stalo v paleoklimatických záznamech: když změníte časové měřítko zájmu – stejně jako lupa – můžete objevit menší a menší odlišné rysy, které naznačují konkurenční režimy fungování globálního klimatu.“ „Paleoklima záznamy za posledních 65 milionů let nám to umožnily Minulý rok poskytl nové vysvětlení pro vývoj klimatu v tomto časovém období a odhalil tyto četné konkurenční stavy.

„Tato studie připravuje cestu k pohledu na klima optikou statistické mechaniky a teorie složitosti. Skutečně stimuluje nový pohled na klima, kde musíte syntetizovat složité numerické simulace, pozorovací důkazy a teorii do nevyhnutelné směsi. Musíte ocenit a přijmout tuto složitost Neexistuje žádný způsob Stručně řečeno, v našem chápání klimatu neexistuje oběd zdarma, ale můžeme se z něj hodně naučit.

Odkaz: „Analýza přerušované rovnováhy kenozoického vývoje klimatu ukazuje hierarchii náhlých přechodů“ Denis Didier Rousseau, Witold Pajniewski a Valerio Lucarini, 12. července 2023, Vědecké zprávy.
doi: 10.1038/s41598-023-38454-6

Financování: Rámcový program Horizont 2020, Danmarks Frie Forskningsfond, Evropská rada pro výzkum