气候级联临界要素概念模型中的 basin 稳定性与极限环

气候系统中的临界要素是地球的大尺度子区域，在全球变暖下可能具有阈值行为，并对人类社会产生重大影响。在此，我们在一个概念性且易于扩展的框架中研究五个临界要素及其相互作用：格陵兰和西南极冰盖、大西洋经向翻转环流（AMOC）、厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和亚马逊雨林。在这个非线性和多稳态系统中，我们进行basin稳定性分析以检测其稳定态及相关的地球系统韧性。利用该方法，我们进行了超过35亿个集合成员的系统级全面鲁棒性分析。此外，我们使用新开发的basin分岔分析方法研究了一些状态失去稳定性并出现振荡的动态 regime。我们的结果表明，在高于工业化前气候条件4 {\deg}C的大幅全球变暖水平下，四个或五个临界要素均已 tipping 的状态具有最大的basin体积。在较低变暖水平下，包含西南极和格陵兰冰盖崩解的状态比其他状态配置具有更大的basin体积。因此在我们的模型中，我们发现大冰盖对地球系统韧性尤为重要。我们还检测到在所有集合成员中0.6%的稀有参数组合出现了极限环。此类极限环振荡主要发生在格陵兰冰盖与AMOC之间（86%），源于它们的负反馈耦合。这些极限环指向气候系统中可能危险的内部变率模态，可能在古气候动态中发挥作用，例如更新世冰期循环中展开的那些过程。