Regularisierung eines konzeptionellen Modells für Dansgaard–Oeschger-Ereignisse

Die Dansgaard–Oeschger-Ereignisse sind plötzliche und unregelmäßige Wärmungen der Nordatlantikregion, die während des letzten glazialen Zeitraums auftraten. Ein wesentliches Merkmal dieser Ereignisse ist ein schneller Wechsel zu wärmeren Bedingungen (interstadial), gefolgt von einer langsamen Abkühlung in ein kälteres Klima (stadial), was zu einem Sägezahnmuster in regionalen Proxy-Temperaturaufzeichnungen führt. Diese Ereignisse traten in den letzten 100.000 Jahren häufig auf und es wurde hypothesiert, dass sie aus verschiedenen Mechanismen resultieren, einschließlich millennium-skaliger Variabilität der Ozeanzirkulation und/oder nichtlinearer Wechselwirkungen zwischen Ozeanzirkulation und anderen Prozessen. Unser Ausgangspunkt ist ein nicht-autonomes, konzeptionelles, aber prozessbasiertes Modell von Boers et al. Proc. Natl. Acad. Sci. 115, E11005–E11014 (2018), das eine langsam variierende, nicht-autonome Antriebskraft umfasst, dargestellt durch rekonstruierte globale Durchschnittstemperaturen. Dieses Modell kann Dansgaard–Oeschger-Ereignisse hinsichtlich Form, Amplitude und Frequenz in angemessenem Maße reproduzieren. Das Modell von Boers et al. hat jedoch sofortige Wechsel zwischen verschiedenen Mechanismen der Meereisentwicklung bei Überschreiten von Schwellenwerten und kann daher keine Frühwarnsignale für den Beginn oder das Ende dieser Wärmungsereignisse zeigen. In dieser Arbeit regulieren wir dieses Modell, indem wir eine schnelle dynamische Variable hinzufügen, sodass die Wechsel reibungslos und in endlicher Zeit stattfinden. Das bedeutet, dass das Modell das Potenzial hat, Frühwarnsignale für plötzliche Veränderungen zu zeigen. Die zusätzliche schnelle Zeitskala bedeutet jedoch, dass diese Frühwarnsignale möglicherweise kurze Zeitrahmen haben. Nichtsdestotrotz finden wir einige Hinweise auf Frühwarnungen für den Übergang zwischen langsamer und schneller Abkühlung für das Modell.