Klímadinamikai módszerekkel vizsgálnák a kaotikus jelenségeket

A globális felmelegedés hosszútávú folyamatnak tűnik (a kép illusztráció)

Az Eötvös Loránd Tudományegyetem (ELTE) és a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (BME) fizikusai szerint a klímatudományban napjainkra elterjedt módszerekkel hétköznapi mérnöki eszközöket is érdemes vizsgálni. Az erről szóló tanulmány a Springer Nature lapcsaládnak a mérnöki tudományokban előforduló kaotikus jelenségeket bemutató Nonlinear Dynamics című lapjában jelent meg - közölte az ELKH pénteken az MTI-vel.

Mint a közleményben írják, az idei fizikai Nobel-díjat a klimatikus változások fizikai modellezéséért és a komplex rendszerek vizsgálatáért ítélték oda, ami szintén azt mutatja, hogy a fizikának központi szerepe van a klímaváltozással összefüggő kérdések megválaszolásában. Magyar kutatók most arra hívták fel a figyelmet, hogy hétköznapi műszaki eszközökben is előfordulhatnak a klímaváltozáshoz hasonló folyamatok, és a párhuzamos dinamikai időfejlődések módszerével ezek vizsgálhatók is.

Kitörő viharban a hajót egyre jobban himbálják a hullámok, a rádió gombjának tekerésével jobban hallható a kiválasztott adó, az egyenetlen úton gyorsuló teherautó platóján csúszkál a rakomány, és a kikapcsolás után lassul a centrifuga rázkódása. A felsorolt példákban közös, hogy tulajdonságaik lényeges mértékben megváltoznak időbeli fejlődésük során.

A kutatók szerint ugyanez történik a klímaváltozás során is, amellyel nap mint nap szembesülünk. A klímaváltozást a légkör szén-dioxid-tartalmának és ezzel együtt a Föld átlaghőmérsékletének folyamatos növekedése okozza. A klíma tulajdonságai kaotikusak, ezért lehetetlen változását előre megjósolni. Mivel nagy mértékben érzékeny a kiindulási állapotára (a káoszelméletben ezt nevezik pillangóhatásnak), a klímatudományban hasznos a lehetséges kezdőfeltételek sokaságának vizsgálatából nyert valószínűségi információt felhasználni. A klímaváltozás jellemzéséhez pedig az időben változó paraméterek miatt a sokaságból induló lehetséges későbbi állapotok pillanatfelvételeinek vizsgálata segít hozzá.

Forrás: Science Photo Library via AFP/Rana Dias/CAIA IMAGE/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Rana Dias/Caia Image/Science Pho

Jánosi Dániel, az ELTE fizikus mesterszakos hallgatója, Károlyi György, a BME egyetemi tanára és Tél Tamás, az ELKH-hoz tartozó MTA-ELTE Elméleti Fizikai Kutatócsoport közreműködő kutatója és korábbi vezetője most megjelent cikkükben rámutattak, hogy a klímatudományban napjainkra elterjedt, fent említett módszerek segítségével érdemes olyan mérnöki eszközöket is vizsgálni, amelyek időben változó paraméterű, egyszerű berendezéseknek tekinthetők. Ezek általában kaotikus viselkedésűek, de az eddig vizsgált esetekkel szemben bennük a káosz erőssége változik. A valódi klímaváltozás lényege szintén a káosz jellegének időbeli megváltozása, ezért lehet a bevezetésben említett példákat is a klímaváltozáshoz hasonlítani.

A közlemény szerint a káosz következményeként az ilyen rendszerek nagyon sokféle, de nem tetszőleges módon fejlődhetnek az időben. A cikk szerzői különböző kezdőállapotokból indítják az egyes rendszerek másolatait, amelyek ugyanazon fizikai törvények szerint mozognak, majd az eredményeket pillanatfelvételeken tanulmányozzák. Az így előállított párhuzamos időfejlődések egymás mellé állítása adja a megfelelő valószínűségi leírást, amelyet a szerzők a "párhuzamos dinamikai időfejlődések" elméletének neveznek a "párhuzamos földi klímák" analógiájaként.