行星模型的内在不确定性与结构稳定性评估:1) 参数化热-构造历史模型

用于理解地球地质历史的热历史模型,现正与气候模型耦合,以描绘使行星能在地质时间尺度上维持地表水的条件——这被视为生命存在的关键判据。然而,缺乏内在不确定性评估模糊了热历史模型用于此目的的指导原则。模型作为对真实事物的表征,并不期望是完备的。未建模效应被假定为足够小,使模型对其设计所针对的问题保持效用。这一假设成立的程度取决于未建模因素如何影响模型预测的确定性。我们针对若干参数化热历史模型(一类广泛使用的行星模型子类)量化了此种内在不确定性。采用单扰动分析确定不同模型的电抗时间。这提供了一个度量,用以表征低幅值未建模效应衰减或增长所需时间。电抗时间被证明与模型内主导反馈(负或正)的强度成反比。继而采用扰动物理分析确定模型输出的不确定性阴影。这给出模型预测的概率分布并检验模型的结构稳定性。亦即,面对内在不确定性时,模型预测是否在定性上保持相似且处于假定模型限度之内。一旦计入内在不确定性,模型输出/预测以及与观测数据的比较应以概率方式对待。