Барцев С.И.   Belolipetskii P.   Degermendzhi A.   Saltykov M.  

Концептуальные модели переключений между мультистабильными состояниями в системе "биосфера-климат"

Докладчик: Барцев С.И.

Анализ временных рядов глобальной температуры и около 70 других глобальных и локальных показателей указывает на наличие скачкообразных переходов между стационарными состояниями. Представления о нелинейных системах, к которым без сомнения можно отнести систему "биосфера-климат" (СБК, делают ожидаемым пороговый отклик системы на плавно возрастающее воздействие, каким в случае Земли является рост концентрации парниковых газов. Выявление механизмов таких переключений с использованием моделей общей циркуляции атмосферы и океана связаны с очевидными трудностями, обусловленными их сложностью. Понимание природы таких переключений на уровне качественных представлений может быть достигнуто с помощью концептуальных малоразмерных моделей. Поскольку существенный вклад в динамику глобальной температуры  дают квазипериодические природные осцилляции, и в первую очередь Эль-Ниньо, то концептуальная модель должна учитывать эти явления. Поскольку происходение этих осцилляций окончательно не установлено, то возможны два варианта взаимосвязи между квазипериодическими природными осцилляциями и механизмом скачкообразных переключений.  В первом варианте эти осцилляции есть следствие совместного влияния внешних факторов (Чандлеровское колебание полюсов, лунно-солнечная нутация, солнечная активность), которые накладываются на переключения состояния некоторого природнрого термостата, на существование которого указывают некоторые наблюления. Во вотором варианте квазипериодические осцилляции есть проявление внутренних свойств СБК и наблюдаемые скачкообразные переключения состояния этой системы обусловлены сменой аттрактора некоторого нелиниейного осциллятора или системы сопряженных осцилляторов. В работе, на примере, серии малоразмерных концептуальных моделей СБК, проведено исследование условий возникновения множественных переключений  для этих вариантов и получены качественные оценки реализуемости этих вариантов СБК.