优雅地模拟地球突然的冰川过渡

代理数据 - 在珊瑚，花粉，树木和沉积物等不太可能的地方发现的地球气候的间接记录 - 显示大约从大约一百万年前开始，大约每100万年就会发生一次有趣的振荡。全球冰量、海平面、二氧化碳浓度和地表温度的强烈变化表明，向冰川期的漫长而缓慢的过渡周期，以及突然切换到温暖而短暂的间冰期的周期。

米卢廷·米兰科维奇(Milutin Milankovitch)假设这些周期的时间是由地球的轨道参数控制的，包括地球围绕太阳的路径形状和行星的倾斜度。稍微近一点的轨道或更倾斜的行星可能会造成太阳辐射的小幅增加和反馈回路，从而导致气候变化的巨大变化。这个想法表明，气候可能存在一些可预测性，这是一个众所周知的复杂系统。

在那不勒斯帕特诺佩大学的斯特凡诺·皮耶里尼(Stefano Pierini)在《混沌》杂志上提出了一种新的范式来简化米兰科维奇猜想的验证。

“这项研究背后的主要动机是希望以简单，优雅和直观的方式表征和说明米兰科维奇假说，”皮耶里尼说。

许多模型表明米兰科维奇是正确的;然而，这些方法通常是详细的和具体的研究。它们结合了气候反馈回路 - 例如，增加的冰盖将更多的辐射反射回太空，导致进一步冷却和更多的冰盖 - 作为阈值交叉规则。这意味着气候的突然跳跃只有在参数达到给定的临界点时才会发生。

皮耶里尼的“确定性激发范式”结合了弛豫振荡和兴奋性的物理概念，以更通用的方式将地球的轨道参数和冰川周期联系起来。松弛振荡部分描述了气候在受到干扰后如何缓慢恢复到原始冰川状态。此时，模型的兴奋性部分捕获外部轨道变化并触发下一个冰川周期。

通过使用他自己的阈值交叉规则并采用经典的能量平衡模型，Pierini获得了最近冰川周期的正确和可靠的时间。

“在目前的基本公式中应用确定性激励范式可以解释最后四个冰川终止的时间，”他说。“将同样的分析扩展到整个更新世将是未来调查的主题。

Pierini认为，类似的方法可以用于非线性科学的其他领域，并与其他气候现象相关联。