В Институте прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) впервые удалось объяснить фундаментальные изменения в поведении ледниковых циклов, происходившие на Земле в четвертичном периоде, больше известные как Переход среднего Плейстоцена. Этот переход произошел примерно 1 миллион лет назад, в результате чего периодичность ледниковых циклов климата Земли изменилась с 41 тыс. на 100 тыс. лет.

Зависимость порога интервальной устойчивости при разных временах возвращения возмущенной системы в исходное состояние (показано разными цветами) от времени (в тыс. лет назад)

Зависимость порога интервальной устойчивости при разных временах возвращения возмущенной системы в исходное состояние (показано разными цветами) от времени (в тыс. лет назад)

 

Изучение Перехода среднего Плейстоцена, как и всей климатической системы Земли в четвертичном периоде, осложняется тем, что, по понятным причинам, не существует данных инструментальных измерений климатических характеристик в этом промежутке времени. Однако следы этого события можно обнаружить в палеоклиматических данных из любой точки планеты. В работе исследовалась глобальная устойчивость эмпирической (построенной по данным наблюдений) модели климата Земли. В качестве данных наблюдений использовалcя композитный временной ряд, составленный из данных относительного содержания изотопа кислорода-18 в раковинах глубоководных организмов из группы протистов, полученных при анализе 57 кернов из скважин глубоководного бурения в различных точках планеты. Для анализа был применен метод интервальной устойчивости, разработанный недавно сотрудниками ИПФ РАН. Метод позволяет исследовать глобальную устойчивость нелинейных динамических систем к сильным возмущениям.

В результате геофизикам ИПФ РАН удалось показать, что, во-первых, устойчивость климатической системы Земли к сильным возмущениям существенно менялась со временем, подтвердив предположением о том, что именно снижение устойчивости собственной динамики климатической системы Земли является вероятной причиной Перехода среднего Плейстоцена. А во-вторых, что широко распространенные линейные методы оценки устойчивости нелинейной динамической системы могут давать неадекватный результат в случае сильных возмущений.

E. Loskutov, V. Vdovin, V. Klinshov, A. Gavrilov, D. Mukhin, and A. Feigin. Applying interval stability concept to empirical model of middle Pleistocene transition. Chaos 32, 021103 (2022); https://doi.org/10.1063/5.0079963.

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой ИПФ РАН