Con dos millas de largo y cinco pulgadas de diámetro, el núcleo de hielo de la División de la Capa de Hielo Antártica Occidental WAIS es un registro tangible de los últimos 68,000 años del clima de nuestro planeta.
Terminado en 2011, el núcleo está repleto de información, pero también está lleno de ruido y errores, lo que hace que la historia del clima sea difícil de leer. Descubrir si los borrones en los datos son evidencia de humanos arrojando carbono a la atmósfera, un extraño Atlántico Norteeventos climáticos o mal funcionamiento del equipo a menudo desafían a los científicos que intentan leer la historia del cilindro de hielo.
Basándose en la teoría de la información, un equipo de investigación dirigido por el investigador Joshua Garland del Instituto Santa Fe Joshua Garland ha propuesto nuevas técnicas más sofisticadas que prometen facilitar la interpretación continua del núcleo WAIS y extraer nuevos tipos de datos que podrían cambiar la forma en que pensamossobre el clima de la Tierra.
"Hay información en estos registros que no sabíamos que existía hasta ahora, y ha abierto puertas donde ni siquiera sabíamos que había una puerta antes", dice James WC White, director del Instituto del Ártico yAlpine Research y un colaborador en el proyecto.
En la primera aplicación de la nueva técnica, Garland, White y el equipo se centran en los isótopos de agua estables presentes en el hielo, cuya mezcla es un buen indicador de las temperaturas cercanas de la superficie del mar en el momento en que se formó el hielo y, por lo tanto,es una buena forma de rastrear el cambio climático durante miles de años. Simplemente trace la mezcla de isótopos con el tiempo y podrá ver cómo cambiaron las temperaturas.
Sin embargo, lo que es más difícil de ver es si esos cambios son el resultado de procesos naturales o influencias externas, por ejemplo, actividades de la Revolución Industrial. Ahí es donde entra en juego la teoría de la información y algo llamado entropía de permutación.
En teoría de la información, la entropía es una medida de la imprevisibilidad del contenido de la información. La entropía de permutación es esencialmente una forma de cuantificar la previsibilidad de un evento futuro.
Imagine un sistema climático aislado, vacío de cambiadores de juego como supervolcanes o humanos. Todo lo que necesita para predecir el clima futuro estaría contenido en la historia del clima de la Tierra. Cuando llegan los cambiadores de juego, inyectan nueva información que no podría haber sidopredicho a partir de los patrones pasados del clima, y eso debería manifestarse como un aumento en la entropía de permutación es decir, más imprevisibilidad.
De hecho, hay signos tempranos en el registro WAIS de un aumento de entropía hace aproximadamente 10,000 años, al comienzo del Holoceno, lo que sugiere que los impactos humanos en nuestro clima comenzaron mucho antes de la Revolución Industrial.
La confirmación de ese hallazgo está pendiente. Mientras tanto, Garland y su equipo ya han hecho otros dos descubrimientos sorprendentes utilizando su técnica. El primero se refiere a los eventos de Dansgaard-Oeschger, durante los cuales Groenlandia se calienta rápidamente durante los períodos glaciales, provocando efectos de onda en todo el mundo.
Los geocientíficos plantean la hipótesis de que estos eventos comienzan con algún tipo de choque externo. Pero cuando Garland y el equipo observaron otro núcleo, el núcleo de hielo del norte de Groenlandia, no pareció haber un aumento en la entropía de permutación; en otras palabras, nochoque externo: lo que sugiere que los eventos son probablemente parte del procedimiento operativo estándar del clima. Estos resultados iniciales requieren más estudio.
En otra sorpresa, Garland y su equipo descubrieron una anomalía en los datos del núcleo de hielo WAIS que había eludido a otros, una anomalía que eventualmente rastrearon hasta el uso de un instrumento más antiguo para analizar una sección del núcleo de hielo. Utilizando la entropía de permutacióntécnica, los investigadores de WAIS ahora están buscando anomalías similares más profundas en el núcleo de hielo.
Su artículo, "Un primer paso hacia la cuantificación de la producción de información climática en los últimos 68,000 años" apareció en Avances en el análisis inteligente de datos XV , las actas del 15º Simposio internacional sobre análisis inteligente de datos, Estocolmo, Suecia, 13-15 de octubre de 2016.
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Materiales proporcionado por Instituto Santa Fe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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