Математика показывает природу «переломных моментов» для климатических и экологических кризисов

Математика показывает природу «переломных моментов» для климатических и экологических кризисов

Согласно самым подробным исследованиям такого рода, люди должны опасаться нарушать «точку невозврата», которая ведет к экологической катастрофе, такой как потеря тропических лесов или необратимое изменение климата.

Тонкая линия, отделяющая нынешний климат Земли от замерзшего — так называемое состояние снежного кома — была исследована в новом исследовании, проводимом Университетом Рединга, в котором математика сочетается с наукой о климате.

Исследователи проанализировали, как случайные события и действия человека могут сочетаться, чтобы достичь переломного момента, когда одно естественное состояние переходит в совсем другое.

Результаты, опубликованные сегодня в журнале Physical Review Letters , могут быть применены к климату Земли, ландшафтным особенностям или экосистемам, таким как тропические леса, чтобы помочь нашему пониманию того, как они могут быть изменены или уничтожены после достижения точки невозврата.

Валерио Лукарини, профессор статистической механики в Университете Рединга и ведущий автор исследования, сказал: «Изменения климата или катастрофическое снижение природных явлений, таких как леса, происходят таким же образом, как путешествие в горный регион. как две долины, разделенные горным перевалом, который нужно пересечь, чтобы двигаться между ними.

«Определение этой разделительной линии позволило нам лучше понять, когда мы, вероятно, увидим переходы в естественном мире. Это помогает наметить безопасное рабочее пространство, позволяя нам адаптировать свое поведение, чтобы оно оставалось в пределах этого и осознавало, когда может произойти переход». Вырубка деревьев, повреждение экосистем или изменение климата могут привести к тому, что мы окажемся слишком близко к переломному моменту, рискуя радикальными и необратимыми изменениями ».

Новое исследование основано на предыдущем (2017 г.) исследовании, опубликованном в «Нелинейности» теми же авторами, в котором использовался динамический метод для определения переломного момента между двумя конкурирующими государствами. Это исследование привело к беспрецедентному пониманию свойств глобальной стабильности климата и было отмечено в качестве основного события года журналом IOP Science,который опубликовал его.

Новое исследование помогает нашему пониманию переломных моментов климата Земли . Около 650 миллионов лет назад Земля несколько раз перевернулась между тёплым и снежным состояниями, предшествовавшим началу многоклеточной жизни.

Команда использовала случайные колебания, чтобы смоделировать подход к такому переломному моменту, показывая, в какой момент становится вероятным переход из одного состояния в другое.

Это может быть применено к природным объектам, таким как тропические леса Амазонки. Тропические леса испытывают колебания, вызванные пожарами, засухой или обезлесением, вызванным человеком, но могут восстанавливаться до определенной точки. Исследование может помочь нам оценить момент, когда лес станет неспособным поглотить эти события и начать неудержимый спад, позволяя нам действовать соответствующим образом, чтобы сохранить его.

В настоящее время группа планирует применить свои выводы к реальному изменению климата, которое можно наблюдать сегодня, анализируя процессы, которые приводят к началу и концу сезона муссонов в некоторых частях мира, или те, которые ответственны за различные режимы циркуляции в Атлантический океан.

Профессор Лукарини сказал: «Пересечение переломного момента зависит от комбинации случайных событий, которые накапливаются, чтобы произвести переход.

«Человеческие действия могут быть незначительными, когда переломный момент находится далеко, но они могут стать последней каплей, когда мы приближаемся к ним. Понимание этого контекста имеет решающее значение для оценки того, когда мы можем опрокинуться в новое состояние».

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

comments powered by HyperComments
Оценки статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...