×
郑亚云;杨芳;段金桥;孙旭;傅玲;库尔根·库思

温室效应和勒维噪声影响下全球变暖的最大可能性气候变化。 （英语） Zbl 1431.86011号

混乱 30，第1期，013132，13页（2020年）.
摘要：气候突变可能由一个极端事件触发，稳定的非高斯Lévy噪声被认为是产生此类极端事件的一种噪声。与经典的高斯噪声相比，对于在（α）稳定Lévy噪声下的系统，仍然缺乏一种最可能的过渡路径的综合方法。本文基于非局部Fokker-Planck方程建立了一个概率框架，以研究温室效应和勒维波动影响下能量平衡系统的最大可能气候变化。我们发现，由于低频较大的噪声跳跃，寒冷气候状态的一段时间可以被向温暖气候状态的急剧转变所中断。此外，在温室效应增强的情况下，气候变暖（1.5{{}^{}）{\celsius}产生了一个阶梯式增长过程。这些结果对莱维过程触发的气候突变的潜在机制提供了重要的见解。
©2020美国物理研究所

引用于19文件

MSC公司：

86A08型 气候科学和气候建模
60G51型 具有独立增量的过程；Lévy过程
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{Y.Zheng}等人，Chaos 30，No.1，013132，13 p.（2020；Zbl 1431.86011）
全文： 内政部 arXiv公司

参考文献：

[1] 《气候变化的突然影响：预测意外》（2013），国家学术出版社
[2] 印度塞尔斯塔德。；阿伯特，P.M。；比格勒，M。；布鲁尼尔，T。；伯恩，A.J。；布鲁克，E。；布哈特，S.L。；别泽特，C。；克劳森，H。；Cook，E.，格陵兰GRIP、GISP2和NGRIP冰芯过去104 ka的一致年代记录揭示了区域千年尺度（δ18 O）梯度，可能带有海因里希事件印记，Quat。科学。修订版，106，29-46（2014）·doi:10.1016/j.quascirev.2014.10.032
[3] 威斯康星州丹斯加德。；Johnsen，S。；克劳森，H。；Dahl-Jensen，D。；Gundestrup，N。；锤子，C。；Hvidberg，C。；Steffensen，J。；Sveinbjörnsdottir，A。；Jouzel，J.，《250公里冰芯记录中过去气候普遍不稳定的证据》，《自然》，364，218（1993）·数字对象标识代码：10.1038/364218a0
[4] 威斯康星州丹斯加德。；约翰森，S.J。；克劳森，H.B。；Dahl-Jensen，D。；Gundestrup，N。；锤子，C.U。；Oeschger，H.，格陵兰深层冰芯揭示的北大西洋气候振荡，Clim。过程。攀登。感官。，29, 288-298 (1984) ·doi:10.1029/GM029p0
[5] 阿什温，P。；Wieczorek，S。；维托洛，R。；Cox，P.，《开放系统中的引爆点：气候系统中的分歧、噪声诱导和速率依赖示例》，Philos。事务处理。R.Soc.A，3701166-1184（2012年）·doi:10.1098/rsta.2011.0306
[6] Lenton，T.M。；持有，H。；Kriegler，E。；霍尔，J.W。；Lucht，W。；拉赫姆斯托夫，S。；Schellnhuber，H.J.，《地球气候系统中的倾斜元素》，Proc。国家。阿卡德。科学。美国，105，1786-1793（2008）·Zbl 1215.86004号 ·doi:10.1073/pnas.0705414105
[7] 巴蒂亚尼，S。；Dijkstra，H。；十字架，M。；达科斯，V。；布罗夫金，V。；威廉姆森医学硕士。；Lenton，T.M。；Scheffer，M.，《超越分歧：使用复杂模型理解和预测气候突变》，Dyn。统计爬升。系统。，1、1、dzw004（2016）·doi:10.1093/climsys/dzw004
[8] 北卡罗来纳州波尔斯。；吉尔，M。；Rousseau，D.D.，《海洋环流、冰架和海冰相互作用解释丹斯加德-奥斯切格旋回》，Proc。国家。阿卡德。科学。美国，115，E11005-E11014（2018）·doi:10.1073/pnas.1802573115
[9] 克莱门特，A。；Peterson，L.，《最后一次冰川期气候突变的机制》，地球物理出版社。，46，RG4002（2008）·doi:10.1029/2006RG000204
[10] Ditlevsen，P.D.，《从冰芯记录观察α稳定噪声引起的千年气候变化》，Geophys。Res.Lett.公司。，26, 1441-1444 (1999) ·doi:10.1029/1999GL900252
[11] 诺克斯，J。；Kundzewicz，Z.，极端水文事件，古信息和气候变化，水文科学。J.，42，765-779（1997）·doi:10.1080/02626669709492071
[12] 阿拉巴马州科拉尔。；阿拉巴马州冈萨雷斯。，重温地球科学中的幂律尺寸分布，地球空间科学。，6, 5, 673-697 (2019) ·doi:10.1029/2018EA000479
[13] Ditlevsen，P.，《长时间尺度上的气候变化》，康特姆。物理。，50, 511-532 (2009) ·doi:10.1080/0107510902840313
[14] Sato，K.I.，Lévy过程和无限可分分布（1999），剑桥大学出版社·Zbl 0973.60001号
[15] 达科斯，V。；谢弗，M。；van Nes，E。；布罗夫金，V。；佩图霍夫，V。；Hold，H.，减速作为气候突变的预警信号，Proc。国家。阿卡德。科学。美国，105，14308-14312（2008）·doi:10.1073/pnas.0802430105
[16] 谢弗，M。；Bascomte，J。；布洛克，W.A。；布罗夫金，V。；Carpenter，S.R。；达科斯，V。；持有，H。；Van Nes，E.H。；Rietkerk，M。；Sugihara，G.，《关键转变的早期预警信号》，《自然》，461，53（2009）·doi:10.1038/nature08227
[17] Lenton，T.M.，《气候转折点预警》，《自然气候》。青稞酒。，1, 201 (2011) ·doi:10.1038/nclimate1143
[18] Freidlin，M.I.和Wentzell，A.D.，《动力系统的随机扰动》（Springer，1998）中的“随机扰动”·Zbl 0922.60006号
[19] 万，X。；Lin，G.，最小作用法的混合并行计算，并行计算。，39, 638-651 (2013) ·doi:10.1016/j.parco.2013.08.004
[20] 亨特，K.L.C。；Ross，J.，非线性不可逆过程随机方程的路径积分解：热力学拉格朗日的唯一性，J.Chem。物理。，75, 976-984 (1981) ·数字对象标识代码：10.1063/1.442098
[21] 杜尔，D。；Bach，A.，Onsager-Machlup函数作为扩散过程最可能路径的拉格朗日函数，Commun。数学。物理。，60, 153-170 (1978) ·Zbl 0377.60044号 ·doi:10.1007/BF01609446
[22] Onsager，L。；Machlup，S.，波动和不可逆过程，物理学。修订版，911505（1953年）·Zbl 0053.15106号 ·doi:10.1103/PhysRev.91.1505
[23] Zeitouni，O。；Dembo，A.，扩散过程轨迹的最大后验估计器，斯多葛学派，2021-246（1987）·Zbl 0665.60048号 ·doi:10.1080/174425087088833444
[24] Berkov，D.V.，无序多粒子系统中势垒分布的数值计算：路径积分法，J.Magn。Magn.公司。材料。，186, 199-213 (1998) ·doi:10.1016/S0304-8853（98）00078-X
[25] Chao，Y。；Duan，J.，Onsager-Machlup函数作为跳跃扩散过程最可能路径的拉格朗日函数，非线性，32，3715-3741（2019）·Zbl 1488.60088号 ·doi:10.1088/1361-6544/ab248b
[26] 高，T。；Duan，J。；Li，X.，具有对称Lévy运动的随机动力系统的Fokker-Planck方程，应用。数学。计算。，278, 1-20 (2016) ·2017年10月14日 ·doi:10.1016/j.amc.2016.01.010
[27] 太阳，X。；李，X。；Zheng，Y.，带Lévy噪声的Marcus随机微分方程概率密度控制方程，Stoch。发电机。，17, 1750033 (2017) ·Zbl 1372.37101号 ·doi:10.1142/S0219493717500332
[28] 高，T。；Duan，J。；Kan，X。；Cheng，Z.，带α稳定Lévy噪声随机系统跃迁的动力学推断，J.Phys。数学。理论。，49, 294002 (2016) ·Zbl 1346.82025号 ·doi:10.1088/1751-8113/49/294002
[29] 郑，Z。；Duan，J。；Wang，L.，一些非线性系统在噪声涨落下的最可能动力学，Commun。非线性科学。，30, 108-114 (2016) ·Zbl 1489.37071号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2015.06.016
[30] 王，H。；陈，X。；Duan，J.，《最可能相位图中的随机干叉分岔》，《国际分岔杂志》。混沌，28，1850017（2018）·Zbl 1388.34058号 ·doi:10.1142/S0218127418500177
[31] Klebaner，F.C.，《随机微积分及其应用导论》（2012），世界科学出版社·Zbl 1274.60005号
[32] Duan，J.，《随机动力学导论》（2015），剑桥大学出版社·Zbl 1359.60003号
[33] 郑毅。；Sun，X.，离散时滞随机微分方程概率密度的控制方程，离散Contin。动态。系统。序列号。B、 22、9、3615-3628（2017）·兹比尔1368.60064 ·doi:10.3934/dcdsb.2017182
[34] Saltzman，B.，《动力古气候学：全球气候变化的广义理论》（2001），Elsevier
[35] Kaper，H。；Engler，H.，数学与气候（2013），SIAM·Zbl 1285.86001号
[36] Nordhaus，W.D.，《控制温室气体的最佳过渡路径》，《科学》，2581315-1319（1992）·doi:10.1126/science.258.5086.1315
[37] Hansen，J。；Nazarenko，L。；Ruedy，R。；佐藤，M。；Willis，J。；德尔·杰尼奥，A。；科赫，D。；Lacis，A。；Lo，K。；梅农，S。；诺瓦科夫，T。；帕尔维茨，J。；罗素·G。；施密特，G.A。；Tausnev，N.，《地球能量不平衡：确认与影响》，《科学》，3081431-1435（2005）·doi:10.1126/science.1110252
[38] Hasselmann，K.，《随机气候模型第一部分理论》，Tellus，28473-485（1976）·doi:10.3402/tellusa.v28i6.11316
[39] Ditlevsen，P.D.，双势阱中的异常跃迁，Phys。E版，60、172（1999）·doi:10.1103/PhysRevE.60.172
[40] 霍夫曼，P.F。；考夫曼，A.J。；Halverson，G.P。；Schrag，D.P.，新元古代雪球地球，科学，2811342-1346（1998）·doi:10.1126/science.281.5381.1342
[41] Imkeller，P.，“从随机动力学角度看能源平衡模型”，摘自《随机气候模型》（Springer，2001），第213-240页·Zbl 0988.60064号
[42] Masson-Delmotte，V。；翟，P。；Pörtner，首席执行官。；罗伯茨，D。；斯凯，J。；Shukla，P.R。；皮拉尼，A。；Moufouma-Okia，W。；佩安，C。；Pidcock，R。；康纳斯，S。；马修斯，J.P.R。；陈，Y。；Zhou et al.，X.，《1.5 C的全球变暖》。IPCC《在加强全球应对气候变化威胁、可持续发展和消除贫困努力的背景下，全球变暖1.5 C以上工业化前水平和相关全球温室气体排放途径的影响特别报告》（2018年），世界气象组织：日内瓦世界气象组织
[43] 黄，Y。；Chao，Y。；袁，S。；Duan，J.，具有稳定Lévy噪声的随机动力系统最可能过渡路径的表征，J.Stat.Mech。，2019, 063204 ·doi:10.1088/1742-5468/ab1ddc
[44] 阿普勒巴姆·D·Lévy过程与随机微积分（2009），剑桥大学出版社·Zbl 1200.60001号
[45] 高，T。；Duan，J。；李，X。；Song，R.，由Lévy噪声驱动的动力系统的平均退出时间和逃逸概率，SIAM J.Sci。计算。，36，A887-A906（2014）·Zbl 1318.60065号 ·doi:10.1137/120897262
[46] 万，X。；Yu，H.，一种动态求解一致的最小作用方法：应用于2D Navier-Stokes方程，J.Compute。物理。，331, 209-226 (2017) ·Zbl 1380.65289号 ·doi:10.1016/j.jp.2016.11.019
[47] 郑毅。；塞尔杜科娃，L。；Duan，J。；Kurths，J.，《Lévy运动下基因转录调控系统的转变》，科学。代表，629274（2016）·doi:10.1038/srep29274
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。