Modelowanie związku między klimatem a ekosystemami

Celem projektu SMSEE (Stochastic modeling of spatially extended ecosystems and ecological and climate data analysis) jest zatem wyjaśnienie, w jaki sposób pojawiają się zmiany w ekosystemach. Inicjatywa wykorzysta nieliniowe modelowanie stochastyczne w badaniu związku między klimatem a ekosystemami.

W projekcie SMSEE połączono metody zaczerpnięte z fizyki, dynamiki nieliniowej i teorii gier w celu zbadania różnych skutków "hałasu" dla klimatu i dynamiki ekosystemowej. Założeniem projektu jest wypełnienie luki w wiedzy w kilku dziedzinach, w tym w dynamice klimatu i dynamice rozszerzonych przestrzennie ekosystemów.

Zastosowano algorytmy uczenia się, aby uzyskać ulepszone prognozy klimatu w przyszłości, jednocześnie znacznie obniżając poziom niepewności. Ponadto zespół opracował teorię dotyczącą związku między statystykami dotyczącymi wiatru a statystykami otwartych prądów oceanicznych.

Badacze wprowadzili także nową koncepcję w dziedzinie zmian ustroju ekosystemowego. Zmiany te można określić jako raptowne globalne przejścia z jednego stabilnego stanu w inny; są one powodowane zachodzącymi powoli zmianami środowiskowymi lub zakłóceniami o charakterze globalnym.

Zespół projektu SMSEE zaproponował wskaźniki do badania stopniowych zmian ustroju, sugerując, że do dokładnego ich zidentyfikowania może być potrzebne połączenie wskaźników zmiany raptownej i zmiany stopniowej. Wyniki te mają szczególne zastosowanie do zjawiska pustynnienia, w którym przejście do gołej gleby zdaje się obejmować postępującą etapami utratę lokalnej roślinności w wyniku powtarzających się suszy.

Wyniki projektu pozwolą lepiej zrozumieć klimat i dynamikę ekosystemów. Wniosą także wkład w badania w zakresie fizyki fundamentalnej, np. w odniesieniu do związku między kompleksową dynamiką nieliniową a efektami stochastycznymi.