Ny matematisk metode viser, hvordan klimaændringer førte til den gamle civilisations fald

En forsker fra Rochester Institute of Technology udviklede en matematisk metode, der viser, at klimaændringer sandsynligvis forårsagede fremkomsten og faldet af en gammel civilisation. I en artikel for nylig omtalt i tidsskriftet Kaos:Et tværfagligt tidsskrift for ikke-lineær videnskab , Nishant Malik, adjunkt ved RIT's School of Mathematical Sciences, skitserede den nye teknik, han udviklede, og viste, hvordan skiftende monsunmønstre førte til Indus Valley-civilisationens undergang, en bronzealdercivilisation, der var samtidig med Mesopotamien og det gamle Egypten.

Malik udviklede en metode til at studere palæoklima tidsserier, sæt af data, der fortæller os om tidligere klimaer ved hjælp af indirekte observationer. For eksempel, ved at måle tilstedeværelsen af ​​en bestemt isotop i stalagmitter fra en hule i Sydasien, forskere var i stand til at udvikle en rekord af monsunregn i regionen for de sidste 5, 700 år. Men som Malik bemærker, at studere palæoklimatidsserier giver flere problemer, der gør det udfordrende at analysere dem med matematiske værktøjer, der typisk bruges til at forstå klima.

"Normalt er de data, vi får, når vi analyserer palæoklima, en kort tidsserie med støj og usikkerhed i sig, " sagde Malik. "For så vidt angår matematik og klima, det værktøj, vi meget ofte bruger til at forstå klima og vejr, er dynamiske systemer. Men teorien om dynamisk system er sværere at anvende på palæoklimadata. Denne nye metode kan finde overgange i de mest udfordrende tidsserier, herunder palæoklima, som er korte, har en vis grad af usikkerhed og har støj i sig."

Der er flere teorier om, hvorfor Indus Valley-civilisationen faldt - inklusive invasion af nomadiske indo-ariere og jordskælv - men klimaændringer ser ud til at være det mest sandsynlige scenarie. Men indtil Malik anvendte sin hybride tilgang – forankret i dynamiske systemer, men også trækker på metoder fra maskinlæring og informationsteori – var der intet matematisk bevis. Hans analyse viste, at der var et stort skift i monsunmønstre lige før denne civilisations daggry, og at mønsteret vendte kursen lige før det faldt, indikerer, at det faktisk var klimaændringer, der forårsagede faldet.

Malik sagde, at han håber, at metoden vil give videnskabsfolk mulighed for at udvikle mere automatiserede metoder til at finde overgange i palæoklimadata og føre til yderligere vigtige historiske opdagelser. Den fulde tekst af undersøgelsen er offentliggjort i Kaos:Et tværfagligt tidsskrift for ikke-lineær videnskab .