数学 > 动力系统
[提交于 2011年3月15日
(v1)
,最后修订 2011年12月9日 (此版本, v3)]
标题: 非线性软化作为气候临界点的预测前兆
标题: Nonlinear softening as a predictive precursor to climate tipping
摘要: 接近一种危险的分岔,从这种分岔开始,一个动力系统如地球的气候将跳转(倾斜)到不同的状态,当前的稳定状态位于一个逐渐缩小的吸引盆地内。在存在噪声扰动的情况下,该状态的持续性变得越来越危险。我们考虑一个潜在的势能,理论上定义为鞍点折叠,并通过平均法定义为霍普夫分岔。在接近稳定状态时,这个势能具有抛物线形式;但接近跳转时,它越来越受到软化非线性的影响。如果我们已经检测到线性衰减率的下降,非线性信息可以帮助我们估计由于噪声导致早期倾斜的可能性。我们认为需要从时间序列中提取关于潜在势能的非线性特征(“软化”)的信息,以判断倾斜的概率和时间。如果已经检测到线性衰减率的下降,这种分析是逻辑上的下一步。如果线性分析中没有明显的趋势,非线性软化在显示接近倾斜的接近程度方面甚至更加重要。经过广泛的正规形式校准研究后,我们检查了两个来自古气候倾斜事件的地质时间序列,以检测潜在井的软化情况。对于最后一次冰河时代结束的情况,我们发现没有令人信服的线性前兆,但我们识别出向温度升高显著的非线性软化。因此,该分析成功检测到了即将发生倾斜事件的预警。
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