Durante l'ultimo periodo glaciale della Terra, le temperature sul pianeta sono aumentate periodicamente in modo drammatico e rapido. I dati negli strati di ghiaccio della Groenlandia e dell'Antartide mostrano che questi eventi di riscaldamento, chiamati Dansgaard-Oeschger e Antarctic Isotope Maximum, si sono verificati almeno 25 volte. Ogni volta, nel giro di decenni, le temperature sono salite di 5-10 gradi Celsius, poi raffreddato di nuovo, gradualmente. Mentre rimangono diverse teorie in competizione per i meccanismi ancora inspiegabili dietro questi picchi, un nuovo articolo sulla rivista Caos suggerisce che la matematica della teoria dell'informazione potrebbe offrire un potente strumento per analizzarli e comprenderli.

"In molti sistemi, prima di un evento estremo, le dinamiche informative diventano disordinate, "dice Joshua Garland, un borsista post-dottorato presso il Santa Fe Institute e autore principale del nuovo documento. Ad esempio, strumenti teorici dell'informazione sono stati utilizzati per anticipare eventi convulsivi da disturbi nelle letture EEG.

Inizialmente, gli autori hanno anticipato che avrebbero visto un segnale, una destabilizzazione nel record climatico simile a quelli osservati negli EEG pre-crisi, appena prima degli eventi di riscaldamento. Ma quei segnali non sono mai apparsi. "Attorno a questi eventi, hai la stessa quantità di produzione di informazioni, " dice Garland. E questo, suggerire gli autori, indica che gli eventi Dansgaard-Oeschger e Antarctic Isotope Maximum erano molto probabilmente modelli regolari e prevedibili del clima dell'ultimo periodo glaciale piuttosto che i risultati di eventi imprevisti.

Inoltre, la teoria dell'informazione potrebbe migliorare il modo in cui gli scienziati calcolano l'accumulo:quanta neve è caduta in un dato anno. "È molto impegnativo. Molte persone ci stanno lavorando, e stanno usando una matematica sofisticata, combinato con conoscenze esperte e caratteristiche note, per capire l'accumulo, " dice Garland. Attualmente, le firme polliniche fini sono alcuni dei migliori elementi di differenziazione tra gli anni nel ghiaccio che hanno decine di migliaia di anni, compresso sotto il peso di ogni successiva nevicata. teoria dell'informazione, e in particolare un approccio statistico chiamato entropia di permutazione, offre un approccio diverso. "Questo potrebbe essere uno strumento rapido ed efficiente per gli esperti per corroborare il loro lavoro, "dice Ghirlanda.

"Quando hai a che fare con una serie temporale, vuoi sapere quali informazioni significative sono presenti. Vuoi estrarlo e usarlo, e di non utilizzare informazioni non utili, " dice Garland. "Speriamo che questo strumento possa aiutare gli scienziati a farlo con le antiche registrazioni climatiche".

La teoria dell'informazione è già utilizzata per identificare le anomalie nel record climatico, in particolare, per segnalare anomalie introdotte durante la raccolta e l'osservazione delle carote di ghiaccio.

Questo documento segue la scia di due studi correlati pubblicati su Entropy e Advances in Intelligent Data Analysis XV.

"Questi calcoli teorici dell'informazione non sono utili solo per rivelare problemi nascosti con i dati, ma anche potenzialmente potente nel suggerire nuove e talvolta sorprendenti geoscienze, " scrivono gli autori nel nuovo paper.