La cascata come sistema caotico parzialmente prevedibile

Da Claes Johnson ( le altre parti qui )

L'idea che il clima globale sia un sistema caotico e come tale non può essere previsto, a causa della sensibilità a piccole perturbazioni, è spesso presentata come espressione di una profonda conoscenza della modellistica matematica. Ma può nascondere un comune malinteso sulla natura di un sistema caotico. L'esempio di base di un sistema caotico è il flusso turbolento. La natura del flusso turbolento deve essere imprevedibile nello spazio e nel tempo  (a causa della sensibilità) mentre è prevedibile in un senso di valore medio (a causa dell'insensibilità). 

Questo è sviluppato in dettaglio in Flusso incomprimibile turbolento computazionale  e Termodinamica computazionale consigliati per il download. La combinazione di prevedibilità del valore medio e imprevedibilità puntuale è espressa dal fatto che la resistenza di un'auto come resistenza totale al movimento attraverso l'aria, è calcolabile/prevedibile mentre la pressione in punti specifici della carrozzeria non può essere calcolata/prevedibile. Il motivo per cui i valori medi sono prevedibili è la natura fluttuante della turbolenza con alta pressione seguita da bassa pressione che forma valori medi stabili. Questo è il motivo per cui la natura può funzionare come un sistema più o meno ordinato pur essendo un sistema caotico, che può essere visto come una forma diordine nel caos .  

Il sistema climatico terrestre può essere descritto come un  turbolento sistema termodinamico oceano-atmosfera  che forma il clima locale nello spazio e nel tempo e il clima globale  come valori medi nello spazio e nel tempo. L'esperienza mostra che il clima locale agisce come un sistema caotico imprevedibile nel tempo per più di una settimana. La domanda è quindi fino a che punto il clima come tempo medio è calcolabile/prevedibile? 

Se tutte le equazioni (equazioni di Navier-Stokes e altre) che modellano il sistema Terra fossero note, saremmo in grado di calcolare/predire ad esempio la temperatura media globale dell'anno 2100 o l'inizio della prossima era glaciale, a causa della natura fluttuante delle turbolenze. fluire. Ma non conosciamo tutti i parametri che entrano nelle equazioni né le condizioni iniziali. Pertanto tale calcolo/previsione per ora è impossibile, ma non perché il sistema in linea di principio sia caotico, piuttosto perché gli attuali modelli climatici contengono incognite. 

Ciò significa che con modelli climatici migliori potrebbe essere possibile prevedere, ad esempio, l'inizio della prossima era glaciale, o su scale temporali più brevi il clima invernale sull'Europa a seconda delle correnti a getto e di La Nina e altro ancora. Anche senza il modello climatico possiamo prevedere che la temperatura media globale nel 2023 sarà più o meno la stessa del 2022. 

In breve, il sistema meteorologico globale dell'atmosfera oceanica è un sistema caotico che, come clima globale, è calcolabile/prevedibile in una certa misura. Il lavoro su modelli climatici migliori non è privo di significato.

Ciò che è notevole è la stabilità del clima terrestre senza un riscaldamento globale incontrollato ma con il raffreddamento globale in ripetute ere glaciali.