Элегантное моделирование резких ледниковых переходов Земли
AstroNews.ru - 09 Марта 2023 18:30:50
Косвенные данные о климате Земли, найденные в таких местах, как кораллы, пыльца, деревья и отложения, показывают колебания примерно каждые 100 000 лет, начиная примерно с миллиона лет назад. Сильные изменения глобального объема льда, уровня моря, концентрации углекислого газа и температуры поверхности указывают на циклы длительного, медленного перехода к ледниковому периоду и резкого перехода к теплому и короткому межледниковому периоду.
Милутин Миланкович выдвинул гипотезу, что время этих циклов контролировалось параметрами орбиты Земли, включая форму ее обращения вокруг Солнца и наклон планеты. Немного более близкая орбита или больший наклон планеты могут вызвать небольшое увеличение солнечной радиации и петлю обратной связи, которая приведет к массовым изменениям климата. Эта идея предполагает, что в климате, который, как известно, является сложной системой, может быть некоторая предсказуемость.
В журнале Chaos Стефано Пьерини из Неаполитанского университета Партенопы предложил новую парадигму для упрощения проверки гипотезы Миланковича.
Многие модели предполагают, что Миланкович прав. Однако такие методы часто детализированы и специфичны для исследования. Они включают циклы обратной связи с климатом — например, увеличение ледяного покрова отражает больше радиации обратно в космос, что приводит к дальнейшему похолоданию и увеличению ледяного покрова — в качестве правил пересечения порога. Это означает, что резкий скачок климата происходит только тогда, когда параметр достигает заданной переломной точки.
«Парадигма детерминированного возбуждения» Пьерини сочетает в себе физические концепции релаксационных колебаний и возбудимости, чтобы связать параметры орбиты Земли и ледниковые циклы более общим образом. Компонент релаксационных колебаний описывает, как климат медленно возвращается к своему первоначальному ледниковому состоянию после его нарушения. В этот момент часть модели, связанная с возбудимостью, улавливает внешние орбитальные изменения и запускает следующий ледниковый цикл.
Используя свои правила пересечения порогов и приняв классическую модель энергетического баланса, Пьерини получил правильное и надежное определение времени самых последних ледниковых циклов.
«Применение парадигмы детерминированного возбуждения в нынешней базовой формулировке может объяснить сроки окончания последних четырех ледниковых периодов», – сказал он. – «Распространение того же анализа на весь плейстоцен станет предметом будущего исследования».