生态与气候相互作用临界要素中级联动力学的涌现
地球物理
2020-09-16 v2 大气与海洋物理
生物物理
摘要
在生态学、气候和其他领域中，已经识别出一些(子)系统，当驱动过程中的临界阈值或 tipping point( tipping point，临界点)被跨越时，可转变为定性上不同的状态。鉴于人类对生物物理地球系统的影响日益增强，理解这些临界要素具有极大意义。临界要素之间存在复杂相互作用，例如物理机制连接了气候系统的子系统。基于先前关于此类耦合非线性系统的工作，我们系统地评估了相互作用临界要素的定性长期行为。我们建立了对相互作用对临界行为后果的理解，使得在某些条件下临界级联得以涌现。将这些定性结果(叙述性)应用于现实世界中相互作用临界要素的例子表明，可能发生具有深远后果的临界级联：相互作用的格陵兰冰盖与热盐海洋环流可能在孤立子系统的临界点被跨越之前就发生临界转变。湖泊链中第一个湖泊的富营养化可能在其各自临界营养输入水平未被跨越的情况下传播至后续湖泊。涌现的级联临界动力学的可能性呼吁发展相互作用临界要素的统一定量理论，并对现实世界相互作用临界要素进行定量分析。
引用
@article{arxiv.1910.12042,
title = {Emergence of cascading dynamics in interacting tipping elements of ecology and climate},
author = {Ann Kristin Klose and Volker Karle and Ricarda Winkelmann and Jonathan F. Donges},
journal= {arXiv preprint arXiv:1910.12042},
year = {2020}
}
备注
22 pages, 8 figures