Предсказание непредсказуемого: Теория информации предлагает новый способ чтения ледяных кернов

Ледяной керн с ледникового купола Западно-Антарктического ледяного щита (WAIS) длиной 3,2 км и диаметром 13 см представляет собой материальную запись климата нашей планеты за последние 68 000 лет. Исследовательская группа под руководством сотрудника Института Санта-Фе Джошуа Гарланда предложила новые, более сложные методы анализа на основе теории информации, которые упростят интерпретацию керна WAIS и позволят извлечь новые типы данных.

Эти методы могут изменить наше понимание климата Земли. В первом применении новой методики команда сосредоточилась на стабильных изотопах воды во льду, соотношение которых является хорошим индикатором температуры морской поверхности в период формирования льда. Для анализа предсказуемости климатических изменений ученые использовали концепцию перестановочной энтропии, которая количественно оценивает непредсказуемость системы. Внешние воздействия (например, деятельность человека) должны вносить новую информацию, проявляясь как рост энтропии.

В данных керна WAIS обнаружены ранние признаки увеличения энтропии примерно 10 000 лет назад, в начале голоцена, что предполагает влияние человека на климат задолго до промышленной революции. Кроме того, анализ керна из Северной Гренландии не показал роста энтропии перед событиями Дансгора-Эшгера (резкие потепления в ледниковые периоды), что ставит под сомнение гипотезу об их запуске внешним воздействием. Методика также позволила выявить ранее незамеченную аномалию в данных WAIS, вызванную использованием устаревшего оборудования.

«В этих записях есть информация, о существовании которой мы не подозревали до сих пор, и она открыла двери там, где мы даже не знали, что они есть», — отмечает соавтор исследования Джеймс У.К. Уайт. Работа опубликована в трудах 15-го Международного симпозиума по интеллектуальному анализу данных.