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基于自回归移动平均模型的动力学稳定性指标:临界转变与大西洋经向翻转环流

应用统计 2022-11-22 v2 大气与海洋物理

摘要

一种被称为 Υ\Upsilon 指标的动力学稳定性统计指标,用于衡量稳定性,从而检测来自北大西洋经向翻转环流 (AMOC) 简化五箱模型的模拟数据在受到随时间变化的注水函数影响时逼近的临界点。该注水函数模拟了由于格陵兰冰盖融化和北大西洋降水增加而导致的淡水流入。Υ\Upsilon 指标旨在检测动力学记忆特性的变化,其基础是在滑动窗口方法中对时间序列数据拟合 ARMA(自回归移动平均)模型。记忆特性的增加被解释为动力学不稳定的迹象。该指标的性能在受到不同类型临界转变(即分岔诱导、噪声诱导和速率诱导的临界转变)的时间序列上进行了测试。数值分析表明,该指标确实对不同类型诱导的不稳定性做出了响应。最后,将该指标应用于来自全复杂度地球系统模型 (CESM2) 的两个 AMOC 时间序列。与 CO2_2 加倍情景相比,CO2_2 四倍增加情景导致 AMOC 在减弱阶段出现更强的动力学不稳定性。

关键词

引用

@article{arxiv.2203.01100,
  title  = {Dynamical Stability Indicator based on Autoregressive Moving-Average Models: Critical Transitions and the Atlantic Meridional Overturning Circulation},
  author = {Marie Rodal and Sebastian Krumscheid and Gaurav Madan and Joseph Henry LaCasce and Nikki Vercauteren},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2203.01100},
  year   = {2022}
}

备注

The following article has been submitted to Chaos (AIP-Publishing). After it is published, it will be found at https://publishing.aip.org/resources/librarians/products/journals/