Au cours de la dernière période glaciaire de la Terre, les températures sur la planète augmentaient périodiquement de façon spectaculaire et rapide. Les données sur les couches de glace du Groenland et de l'Antarctique montrent que ces événements de réchauffement, appelés événements de Dansgaard-Oeschger et de maximum isotopique de l'Antarctique, se sont produits au moins 25 fois. Chaque fois, en quelques décennies, les températures ont grimpé de 5 à 10 degrés Celsius, puis refroidi à nouveau, progressivement. Bien qu'il reste plusieurs théories concurrentes pour les mécanismes encore inexpliqués derrière ces pics, un nouvel article dans la revue le chaos suggère que les mathématiques issues de la théorie de l'information pourraient offrir un outil puissant pour les analyser et les comprendre.

« Dans de nombreux systèmes, avant un événement extrême, la dynamique de l'information devient désordonnée, " dit Joshua Garland, un boursier postdoctoral au Santa Fe Institute et auteur principal du nouvel article. Par exemple, des outils de théorie de l'information ont été utilisés pour anticiper les crises d'épilepsie à partir de perturbations des lectures EEG.

Initialement, les auteurs prévoyaient qu'ils verraient un signal - une déstabilisation dans le dossier climatique similaire à ceux observés dans les EEG avant la crise - juste avant les événements de réchauffement. Mais ces signaux ne sont jamais apparus. « Autour de ces événements, vous avez la même quantité de production d'informations, " dit Garland. Et ça, suggérer les auteurs, indique que les événements de Dansgaard-Oeschger et de maximum isotopique de l'Antarctique étaient très probablement des modèles réguliers et prévisibles du climat de la dernière période glaciaire plutôt que les résultats d'événements inattendus.

En outre, La théorie de l'information pourrait améliorer la façon dont les scientifiques calculent l'accumulation, c'est-à-dire la quantité de neige tombée au cours d'une année donnée. "C'est très difficile. Beaucoup de gens y travaillent, et ils utilisent des mathématiques sophistiquées, combiné à des connaissances d'experts et des fonctionnalités connues, pour comprendre l'accumulation, " dit Garland. Actuellement, les signatures polliniques fines sont parmi les meilleurs différenciateurs entre les années de glace vieille de plusieurs dizaines de milliers d'années, comprimé sous le poids de chaque chute de neige subséquente. Théorie de l'information, et plus précisément une approche statistique appelée entropie de permutation, propose une approche différente. « Cela pourrait être un outil rapide et efficace pour les experts pour corroborer leur travail, " dit Garland.

« Quand vous avez affaire à une série chronologique, vous voulez savoir quelles informations significatives sont présentes. Vous voulez l'extraire et l'utiliser, et de ne pas utiliser d'informations inutiles, ", dit Garland. "Nous espérons que cet outil pourra aider les scientifiques à le faire avec d'anciens enregistrements climatiques."

La théorie de l'information est déjà utilisée pour identifier des anomalies dans les archives climatiques, en particulier, pour signaler les anomalies introduites lors de la collecte et de l'observation des carottes de glace.

Cet article fait suite à deux études connexes publiées dans Entropy and Advances in Intelligent Data Analysis XV.

"Ces calculs théoriques de l'information ne sont pas seulement utiles pour révéler des problèmes cachés avec les données, mais aussi potentiellement puissant pour suggérer des géosciences nouvelles et parfois surprenantes, " écrivent les auteurs dans le nouveau document.