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大氣是一個高度動態的系統,並展現出許多混亂的特征。運行中的天氣預報模型試圖模擬初始值問題,實際上是混沌系統最著名的例子之一。

Climate however, is the statistics of the behaviour of the atmosphere over a long period of time. It is not an initial value problem; it is a boundary value problem. Whereas small changes in initial values can imply large changes in behaviour over time, can there be any similar behaviour in climate?

例如,我們強迫使用具有規定的大氣成分,海岸線,軌道特征等的氣候模型。這些邊界值中的任何一個邊界值的變化是否會導致氣候處於不同的狀態?或者,同樣,只有在自然變化的情況下,氣候才能突然轉換到一個非常不同的狀態?

轉載註明原文: 氣候混亂嗎?

一共有 2 個回答:

有相當多的證據支持至少部分氣候系統是混亂的。

根據 IPCC

氣候系統特別具有挑戰性,因為它是眾所周知的   系統中的組件本質上是混亂的;有反饋   這可能會切換標誌,並有中央過程   會以復雜的非線性方式影響系統。這些   復雜的,混沌的,非線性動力學是固有的方面   氣候系統。

也有證據支持愛荷華州立大學課程

氣候系統被認為可能有這樣的多個國家;   也就是說,氣候(或氣候系統的某些組成部分)可以   穩定一段時間,然後突然,而不是公開的   明顯的原因,改變到另一個穩定的政權。有證據   氣候系統的某些組成部分已經做到了這一點。該   據信北大西洋的流通已經消失   通過海灣流的突然變化而不是跟蹤   向東北偏離美國東海岸前進   朝著斯堪的納維亞半島,有一段時間突然轉過來   五十年(這在地質時間尺度上是突然的)到了東方   朝向地中海的方向。這導致了突然的冷卻   斯堪的那維亞半島的氣候。     總而言之,幾乎不靈敏是其中一個固有特征   氣候系統的動態,可能看起來很小或很小   未知的原因,啟動一些氣候系統的組成部分   以前沒見過的模式。

更多信息在 NASA的這篇文章中給出。

總結所有這些:是的,至少氣候系統的某些部分是混亂的。但是它的所有混亂嗎?我不確定,但我真的不這麽認為。

但是對於混沌系統的定義,是的,氣候是混亂的。氣候系統中肯定有一些事情,如果每分鐘改變一次,都會導致一切事情轉移。我們現在不了解有關氣候的一切,所以它可能不是真正的混亂。但就我們現在的研究而言,這是混亂的。

這裏的一個問題是混沌的定義。在動力系統的數學理論中,如果一個系統同時包含密集點和周期點,則它是混沌的。這與人們所認為的混沌有些不同。

假設對於連續時間的動態系統,我們的意思是對初始條件敏感,即狀態的(一般的,隨機的)小擾動修改了系統的軌跡(未來)顯著。這通常被稱為蝴蝶效應

例如,已經證明,大城鎮有一個微小氣候,即它們顯著改變了當地天氣,而且這些變化已知在更大範圍內對天氣有重大影響。這可以作為系統對小擾動敏感的證據。

(我已經采取了更多“數學混亂”的問題,hichris123 的另一個答案更多地針對混沌行為本身的證據,我希望它很好,建議當然是受歡迎的。)