Den maximala sannolikheten för övergång från det nuvarande temperaturtillståndet till det varmare för global uppvärmning, under påverkan av Levy-buller och växthuseffekten. (y-axeln är temperaturen i Kelvin; x-axeln är tiden i obestämda segment). Kredit:Yayun Zheng
Sedan 1880, jordens temperatur har stigit med 1,9 grader Fahrenheit och förutspås fortsätta stiga, enligt NASA Global Climate Change hemsida. Forskare försöker aktivt förstå denna förändring och dess effekt på jordens ekosystem och invånare.
I Kaos , forskarna Yayun Zheng, Fang Yang, Jinqiao Duan, Xu Sun, Ling Fu och Jürgen Kurths presenterar detaljerad forskning om klimatförändringar, beskriver mekanismerna bakom abrupta övergångar i globalt väder. Förutsäga en stor övergång, som klimatförändringar, är extremt svårt, men det probabilistiska ramverket som utvecklats av författarna är det första steget i att identifiera vägen mellan ett skifte i två miljötillstånd.
Forskarna utvecklar en klimatförändringsmodell baserad på en probabilistisk ram för att utforska den maximala sannolikheten för klimatförändringar för ett energibalanssystem under påverkan av växthuseffekten och Lévy-fluktuationer. Dessa fluktuationer, som kan presentera sig som vulkanutbrott eller enorma solutbrott, till exempel, föreslås vara en faktor som kan utlösa en abrupt klimatövergång.
Några resultat av dessa bullerfluktuationer är de snabba klimatförändringarna som inträffade 25 gånger under den senaste istiden, en serie pauser i geofysisk turbulens, och proteinproduktion i genreglering, som sker i skurar.
"Även om klimatförändringarna kanske inte lätt kan förutsägas exakt, vi erbjuder insikter om den mest sannolika trenden i sådana förändringar för yttemperaturen, " sade Duan. "I denna tidning, vi har upptäckt att den maximala sannolikheten, under en förstärkt växthuseffekt, är en stegliknande tillväxtprocess vid överföring från nuvarande temperaturtillstånd till högtemperaturtillstånd."
Genom att förstå växthuseffektens stegliknande tillväxtprocess, författarna kan kartlägga den väg som klimatförändringarna kan ta. Forskarna fann att större påverkan av bullerfluktuationer kan resultera i abrupta förändringar från ett kallt klimat till ett varmare.
"Den maximala sannolikhetsvägen kommer att förväntas vara ett effektivt forskningsverktyg, för att bättre förstå klimatförändringarna under växthuseffekten i kombination med icke-Gaussiska fluktuationer i miljön, sa Duan.
