Kysymys:
Onko ilmasto kaoottinen?
gerrit
2014-04-15 23:11:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ilmapiiri on erittäin dynaaminen järjestelmä, ja sillä on monia kaoottisia piirteitä. Toiminnallinen sääennuste-malli yrittää mallintaa alkuperäisen arvo-ongelman, joka on yksi kaoottisen järjestelmän tunnetuimmista esimerkeistä.

Ilmasto on kuitenkin tilastoja ilmakehään pitkällä aikavälillä. Se ei ole alkuarvo-ongelma; se on raja-arvo-ongelma. Pienet muutokset alkuperäisissä arvoissa voivat merkitä suuria muutoksia käyttäytymisessä ajan myötä, voiko ilmastoissa esiintyä vastaavaa käyttäytymistä? Voiko pieni muutos missä tahansa näistä raja-arvoista johtaa siihen, että ilmasto pakenee eri tilasta? Vai vastaavalla tavalla, voiko vain luonnollisen vaihtelun yhteydessä ilmasto muuttua yhtäkkiä hyvin eri tilaan?

"pieni muutos [...] raja-arvoissa [...] eri tilassa" - kyllä, se voi, ainakin malleissa. Ilmakehäfyysikolle tämä on melko filosofinen kysymys, eikö olekin?
@ernestopheles En usko, että se on filosofinen kysymys. Kysymys siitä, voisiko ilmastojärjestelmä siirtyä arvaamattomasti täysin eri tilaan (ajatellaan hyvin erilaisia ​​valtameren kiertoja), on varsin merkityksellinen.
Syystä se on merkityksellistä. Kyseenalaistan vain nykyisen ymmärryksen ja ennen kaikkea työkalut. Luulen, että voit esittää melko hyvän väitteen siitä, että pienten muutosten vuoksi voimakkaat tilamuutokset ovat mahdollisia. Mutta en näe mukavaa (pakottavaa) tapaa todistaa, että tällä hetkellä ...
Onko kysymyksesi pohjimmiltaan, onko ilmaston syy-muuttujien pienten muutosten ja itse ilmaston muutosten välillä "epäjatkuvuuksia"?
@TomAu Se olisi yksi tapa sanoa, kyllä.
Minusta tuntuu, että tässä on kaksi erillistä kysymystä: ensinnäkin "voiko pieni muutos järjestelmän parametreissa johtaa hyvin erilaisiin tasapainoihin" ja toiseksi "Ovatko siirtymät useiden (saman järjestelmän) tasapainojen välillä stokastisia (esimerkiksi arvaamattomia, paitsi todennäköisyyspiste) ". En ole varma, onko järkevää ottaa ne molemmat samaan kysymykseen, ja se varmasti sekoittaa asiat ja vaikeuttaa vastaamista.
Kaksi vastused:
#1
+12
hichris123
2014-04-20 02:36:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

On olemassa melko vähän todisteita siitä, että ainakin osa ilmastojärjestelmästä on kaoottista.

IPCC: n mukaan:

Ilmastojärjestelmä on erityisen haastava, koska tiedetään, että järjestelmän komponentit ovat luonnostaan ​​kaoottisia; on palautetta, joka voi vaihtaa merkkiä, ja on keskeisiä prosesseja, jotka vaikuttavat järjestelmään monimutkaisesti, ei-lineaarisesti . Nämä monimutkaiset, kaoottiset, epälineaariset dynamiikat ovat luontainen osa ilmastojärjestelmää.

Tätä tukee myös Iowan osavaltion yliopisto kurssi:

Ilmastojärjestelmän uskotaan mahdollisesti olevan niin monta tilaa; Toisin sanoen ilmasto (tai jotkut ilmastojärjestelmän osat) voi olla vakaa jonkin aikaa ja sitten äkillisesti ilman selkeästi ilmeistä syytä siirtyä toiseen vakaaseen järjestelmään. On todisteita siitä, että ilmastojärjestelmä on tehnyt tämän. Pohjoisen Atlantin valtameren kierron uskotaan käyneen läpi äkillisen muutoksen, jossa Golfvirta sen sijaan, että seuraisi koilliseen Yhdysvaltojen itärannikolta ja suuntaisi Skandinaviaan, muuttui kerralla hyvin äkillisesti noin viisikymmentä vuotta ( joka on äkillinen geologisilla mittakaavoilla) itäiseen suuntaan kohti Välimerta. Tämä aiheutti Skandinavian ilmaston äkillisen jäähtymisen.

Yhteenvetona voidaan todeta, että melkein intransitiivisuus on luonnollinen piirre ilmastojärjestelmän dynamiikalle, joka saattaa näennäisesti pienistä tai tuntemattomista syistä laukaista osan ilmastosta ilmastojärjestelmä malliksi, jota ei ole aiemmin nähty.

Vielä enemmän tietoa on annettu tässä NASA-viestissä.

Kaiken tämän yhteenvetona : kyllä, ainakin jotkut ilmastojärjestelmän osat ovat kaoottisia. Mutta onko kaikki kaoottinen? En ole varma, mutta en todellakaan usko.

Mutta mitä tulee kaoottisen järjestelmän määritelmään, kyllä, ilmasto on kaoottinen. Ilmastojärjestelmässä on ehdottomasti joitain asioita, jotka muutettuina voi aiheuttaa kaiken muutoksen. Emme ymmärrä kaikkea ilmastoa tällä hetkellä, joten se ei ehkä ole todella kaoottista. Mutta tällä hetkellä tutkimuksemme mukaan se on kaoottista.

Mitä tarkoitat, ettet todellakaan usko, että se on kaikki * kaoottista?
@naught101 Voin vain ottaa osan pois, en tiedä. Tarkoitin, että en usko, että kaikki sen muuttujat ovat kaoottisia (jotkut asiat, kun niitä muutetaan tarkasti, eivät välttämättä aiheuta suurta eroa).
#2
+6
yo'
2014-04-20 20:07:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Yksi ongelma on kaaoksen määrittely. Dynaamisten järjestelmien matemaattisessa teoriassa järjestelmä on kaoottinen, jos se sisältää sekä tiheitä että jaksollisia pisteitä. Tämä eroaa jonkin verran siitä, mitä ajattellaan kaaoksen merkitsevän.

Sanotaan, että kaoottisella, jatkuvan ajan dynaamisilla järjestelmillä tarkoitamme herkkiä alkutilanteille > eli että tilan (yleinen, satunnainen) pieni häiriö muuttaa järjestelmän liikerataa (tulevaisuutta) merkittävästi. Tätä kutsutaan yleensä perhosvaikutukseksi .

On osoitettu, että esimerkiksi suurkaupungeissa on mikroklima eli ne muuttavat paikalliset sääolot merkittävästi ja että näillä muutoksilla tiedetään olevan merkittävä vaikutus säähän paljon suuremmilla alueilla. Tätä voidaan pitää todisteena siitä, että järjestelmä on herkkä pienille häiriöille.

(Olen ottanut enemmän kysymyksen "matemaattisen kaaoksen" osan, toinen vastaus: hichris123 tähtää enemmän todisteisiin kaoottisesta käyttäytymisestä itse. Toivon, että se on hieno, ehdotukset ovat tietysti tervetulleita.)



Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 3.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...