Науки о Земле

Ученые выяснили, когда «эффект бабочки» приведет к климатическому хаосу

tovfla/Getty Images/Wolfgang Kaehler/Indicator.Ru

Физики из УрФУ и Лувенского католического университета рассчитали, как будет меняться климат под воздействием случайных факторов или шума — изменения различных параметров, таких как концентрация углекислого газа в атмосфере, температура мирового океана и т. д. В результате они получили сценарии развития, когда система выходит из равновесия и становится хаотичной. Статья опубликована в журнале Physics Reports.

«Изменение климата связано со множеством параметров — скоростью таяния льдов, опреснением мирового океана и изменением его температуры, уровнем углекислого и других газов в атмосфере и прочими параметрами. Взаимосвязь между ними и определяет траекторию динамики климата. Но просчитать эту траекторию невозможно, так как система слишком сложная. Кроме того, существуют возмущения, которые эту систему выводят из нормального состояния, — рассказывает соавтор работы Дмитрий Александров. — Мы ставили цель выявить, насколько сильно непредсказуемые факторы влияют на динамику климата. И как показали расчеты, стохастическое воздействие может изменить климат совершенно неожиданно. Как “эффект бабочки”, когда небольшое возмущение приводит к непредсказуемым последствиям».

Изучив детерминированные матмодели, ученые добавили в них стохастический фактор и показали, что необходимо, чтобы климат перешел от теплого состояния к холодному (два устойчивых равновесия, между которыми система может переключаться). Две двумерные модели поясняют связь между средней глобальной температурой мирового океана и массой морского льда и взаимосвязь температуры и растительности. В первом варианте случайные факторы могут создавать колебания климата и стать причиной климатического хаоса. Во втором — шум с нарастающей интенсивностью может привести к постепенному снижению средней температуры и вызвать катастрофический сдвиг климатической системы к состоянию, когда Земля из покрытой растительностью превратится в снежный ком. Таким образом, для глобальной катастрофы необязательно ждать большого метеорита. Иногда даже малые возмущения, вызываемые, на первый взгляд, несущественными факторами, могут сделать поведение климатической системы непредсказуемым, то есть хаотическим.

Три трехмерные модели учитывают состояние континентального и морского льдов, среднюю температуру мирового океана, концентрацию углекислого газа в атмосфере, массу льдов, площадь антарктического континентального ледяного щита. Кроме того, физики учитывали параметры орбиты и наклон Земли. Расчеты по этим моделям показали, что даже небольшой случайный шум может вызвать серьезные колебания системы, после которых она перейдет от порядка к хаосу.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.