随机古气候学：EPICA冰芯气候记录的建模

我们分析并建模古气候时间序列的随机行为，并评估其对更新世冰期旋回期间气候变量耦合的启示。我们考察了来自EPICA Dome-C冰芯的800 kyr二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和温度代用数据，其特征是100~kyr冰期旋回之上叠加了广泛时间尺度上的波动。我们通过多重分形时间加权去趋势波动分析量化该行为，该分析在所有记录中分别区分了100~kyr冰期旋回之下接近红噪声和之上的近白噪声行为。这使我们能将每个时间序列建模为一维周期非自治随机动力系统，并评估物理过程的稳定性与模型模拟时间序列的保真度。我们将此方法推广至带线性耦合项的四变量模型，并依据时间序列间的相互关系进行解释。发现甲烷和氧化亚氮具有显著的不稳定影响，而二氧化碳和温度具有较小的稳定影响。我们就冰期转换中的因果关系以及可能促成这些耦合的气候过程得出结论，并指出进一步发展随机建模方法的机遇。