Сходные ранние предупреждающие сигналы о критических переходах в климате, экосистемах, финансах и здоровье
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, резкие изменения в океанической циркуляции и климате Земли, сдвиги в популяциях дикой природы, глобальные финансовые крахи, а также приступы астмы и эпилепсии имеют общую черту. Все эти системы демонстрируют схожие ранние предупреждающие сигналы при приближении к критическому порогу перехода — «точке невозврата».
Учёные, включая Мартина Шеффера (Вагенингенский университет), Уильяма Брока и Стивена Карпентера (Университет Висконсина) и Джорджа Сугихару (Институт океанографии Скриппса), обнаружили, что многие сложные системы при достижении критического состояния перехода проявляют схожие симптомы. Это явление они называют «скрипом» или «усилением дисперсии вблизи критических точек», когда система начинает колебаться между двумя состояниями.
Примеры из различных систем:
- Климат: Усиление климатической изменчивости в конце холодного периода Поздний дриас около 12 000 лет назад предшествовало резкому переходу к тёплым и стабильным условиям голоцена. Современная растущая изменчивость может быть сигналом о возможном переходе к новому климатическому состоянию.
- Экосистемы: При приближении к засухе растительность исчезает пятнами, пока ландшафт не превратится в пустыню. В рыбных популяциях чрезмерный вылов приводит к усилению колебаний численности, что может предвещать переход к хаотическому состоянию.
- Здоровье: Приступ астмы может быть предварён паттерном бронхоспазма, напоминающим коллапс растительности при засухе. Перед эпилептическим припадком в сигналах ЭЭГ наблюдается определённая дисперсия.
- Финансы: Повышенная волатильность торгов и корреляция доходности акций на падающем рынке могут служить ранними индикаторами сдвигов на финансовых рынках.
Исследователи подчёркивают, что понимание этих сигналов и определение пороговых значений — значительный шаг вперёд для оценки растущей вероятности критических переходов в природных и человеческих системах.
Источник: National Science Foundation