Modellierung der Beziehung zwischen Klima und Ökosystemen

Das Ziel des SMSEE-Projekts (Stochastic modeling of spatially extended ecosystems and ecological and climate data analysis) besteht daher darin, ein besseres Verständnis dafür zu entwickeln, wie Veränderungen in Ökosystemen auftreten. Die Initiative wird nicht-lineare, stochastische Modellierung verwenden, um den Zusammenhang zwischen Klima und Ökosystemen zu studieren.

SMSEE kombiniert Methoden aus der Physik, der nichtlinearen Dynamik und Spieltheorie, um die verschiedenen Effekte von "Störungen" auf das Klima und die Dynamik von Ökosystemen zu untersuchen. Es versucht, die Wissenslücken in verschiedenen Bereichen zu schließen. Dazu gehören Klimadynamik und die Dynamik räumlich ausgedehnter Ökosysteme.

Es wurden Lernalgorithmen verwendet, um deutlich verbesserte Vorhersagen des Klimas in der Zukunft zu geben, wobei die Unsicherheit wesentlich verringert wurde. Darüber hinaus entwickelt das Team eine Theorie für die Beziehung zwischen Windstatistik und die Statistik der offenen Meeresströmungen.

Die Forscher führten auch ein neues Konzept im Bereich der Verschiebung des Ökosystems ein. Dies sind abrupte globale Übergänge von einem stabilen Zustand in den anderen und werden durch langsame Veränderungen der Umwelt oder durch globale Störgrößen verursachte.

SMSEE schlug Indikatoren für die Untersuchung der schrittweisen Regimeübergänge vor, was darauf hindeutet, dass eine Kombination aus abrupter Verschiebung und allmählichen-Wechselanzeigen erforderlich sein, um diese genau zu identifizieren. Die Ergebnisse sind besonders für die Wüstenbildung relevant, wo der Übergang zu reinem Boden einen stufenartigen Verlust der Vegetation durch wiederholte Dürren einzubeziehen scheint.

Die Projektergebnisse werden dazu beitragen, das Verständnis des Klimas und der Dynamik von Ökosystemen zu verbessern. Sie werden auch die Forschung in der Grundlagenphysik vorantreiben, wie etwa die Beziehung zwischen komplexer nichtlinearer Dynamik und stochastischen Wirkungen.