Slowing down as an early warning signal for abrupt climate change

doi:10.1073/pnas.0802430105

.2008年9月23日；105(38):14308-12.

doi:10.1073/pnas.0802430105。 Epub 2008年9月11日。

减速作为气候突变的预警信号

瓦西里斯·达科斯¹, 马丁·谢弗, 埃格伯特·范·奈斯, 维克托·布罗夫金, 弗拉基米尔·佩图霍夫, 赫尔曼控股

附属公司

PMID： 18787119
预防性维修识别码：项目经理2567225
内政部： 10.1073/pnas.0802430105

减速作为气候突变的预警信号

瓦西里斯·达科斯等。美国国家科学院程序. 2008.

.2008年9月23日；105(38):14308-12.

doi:10.1073/pnas.0802430105。 Epub 2008年9月11日。

作者

瓦西里斯·达科斯¹, 马丁·谢弗, 埃格伯特·范·奈斯, 维克托·布罗夫金, 弗拉基米尔·佩图霍夫, 赫尔曼控股

附属

¹荷兰瓦赫宁根大学水生生态与水质管理系，荷兰瓦赫宁根6700 AA，邮政信箱47。

PMID： 18787119
预防性维修识别码：项目经理2567225
内政部： 10.1073/pnas.0802430105

摘要

在地球历史上，气候相对稳定的时期常常被急剧转变为对比状态所打断。对这种突变事件的一种解释是，它们发生在地球系统达到临界点的时候。然而，对于遥远的过去的事件来说，这仍然很难证明，而且更难预测我们是否以及何时会达到未来气候突变的临界点。在这里，我们分析了八个古老的突然气候变化，并表明它们之前都有一个特征性的波动减缓，早在实际变化之前就开始了。这种减速，以增加的自相关来衡量，可以从数学上证明是临界点的标志。因此，我们的结果暗示了独立的经验证据，证明过去的突变与临界阈值的通过有关。由于导致减速的机制基本上是临界点固有的，因此我们检测减速的方法可能会被用作即将到来的灾难性变化的通用预警信号。由于生态系统和其他复杂系统的临界点以其他方式难以预测而臭名昭著，这是一个很有前景的观点。

PubMed免责声明

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

**图1。**
八个重建了过去气候突变的时间序列。(A类)温室地球的尽头(*M（M）*)年轻仙女座的终结(*K（K）*)伯林·阿勒德转型(*O（运行）*)北非的沙漠化(我)最后一次冰川的结束，以及(*G公司*,E类、和F类)早期冰川作用的结束。在所有情况下，系统的动态在过渡之前都会减慢，这从自相关的增加趋势中可以看出(B类,D类,F类,*H（H）*,J型,我,N个、和*P（P）*). 灰色带标识过渡阶段。箭头标记用于计算速度的移动窗口的宽度。时间序列中平滑的灰色线是用于过滤缓慢趋势的高斯核函数。中的数据A类来自热带太平洋沉积物岩芯记录，数据*M（M）*来自Cariaco盆地沉积物，数据*K（K）*来自格陵兰GISP2冰芯的数据*O（运行）*来自非洲西海岸外ODP 658C号孔的沉积岩芯，数据显示于C类,E类,*G公司*、和我来自南极洲沃斯托克冰芯（更多详细信息请参阅支持信息（SI）表S1和图S1).

**图2。**
三次模拟气候突变。过渡到冰库地球(A类)，热手循环的崩溃(C类)以及北非的沙漠化(E类)（请参见*SI文本*有关模拟的详细信息）。正如在重建的真实动力学中一样，转换之前的速度会因自相关增加而减慢(B类,D类、和F类). 灰色带标识过渡阶段。箭头标记用于计算速度的滑动窗口的宽度。通过时间序列的平滑灰线是用于滤除缓慢趋势的高斯核函数。所有模型都会经历折叠分叉F类由于控制参数正在缓慢变化（分别是相对辐射、淡水强迫和日照）。就海洋环流和荒漠化模型而言(C类和E类)，如果控制变量的变化将在移位时反转，也存在暗示滞后（虚线）的替代吸引子。点F₁和F₂是鞍节点分岔点。

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