Comment la science de la complexité peut détecter rapidement les anomalies des enregistrements climatiques
Segment de la carotte glaciaire de l'Antarctique occidental. Crédit :Fondation nationale des sciences
L'histoire de notre climat est écrite dans la glace. La lecture consiste à déchiffrer les signaux complexes tirés de dizaines de milliers d'années d'isotopes accumulés gelés à des kilomètres sous la surface de l'Antarctique.
Pour donner un sens à l'énorme quantité d'informations contenues dans une carotte de glace, les scientifiques sont confrontés à un défi médico-légal :comment séparer au mieux les informations utiles des informations corrompues.
Un nouvel article publié dans la revue Entropie montre comment les outils de la théorie de l'information, une branche de la science de la complexité, peut relever ce défi en se concentrant rapidement sur les parties des données qui nécessitent une enquête plus approfondie.
"Avec ce genre de données, nous avons des opportunités limitées pour bien faire les choses, " dit Joshua Garland, un mathématicien à l'Institut de Santa Fe qui travaille avec 68, 000 ans de données de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental Diviser le noyau de glace. « L'extraction de la glace et le traitement des données nécessitent des centaines de personnes, et des tonnes de traitement et d'analyse. En raison des contraintes de ressources, les noyaux répliqués sont rares. "
Au moment où Garland et son équipe ont mis la main sur les données, plus de 10 ans s'étaient écoulés entre le forage initial de la carotte de glace et la publication de l'ensemble de données qu'elle contenait. La carotte de glace de deux milles a été extraite sur cinq saisons de 2007 à 2012, par des équipes des multiples universités financées par la National Science Foundation. Depuis le camp de terrain de l'Antarctique occidental, le noyau a été emballé, puis expédié à la National Science Foundation Ice Core Facility dans le Colorado, et enfin à l'Université du Colorado. Au Stable Isotope Lab de l'Institut de recherche arctique et alpine, une installation de traitement à la pointe de la technologie a aidé les scientifiques à extraire des enregistrements des isotopes de l'eau de la glace.
Le résultat est un très résolu, ensemble de données complexe. Par rapport aux données de carottes de glace précédentes, qui permettait une analyse tous les 5 centimètres, le noyau WAIS Divide permet une analyse à une résolution millimétrique.
"L'un des aspects passionnants de la recherche sur les carottes de glace au cours de la dernière décennie est que nous avons développé ces systèmes de laboratoire pour analyser la glace en haute résolution, " dit Tyler Jones, paléoclimatologue à l'Université du Colorado à Boulder. "Il y a quelque temps, nous étions limités dans notre capacité à analyser le climat parce que nous ne pouvions pas obtenir suffisamment de points de données, ou si nous pouvions cela prendrait trop de temps. Ces nouvelles techniques nous ont donné des millions de points de données, ce qui est assez difficile à gérer et à interpréter sans de nouvelles avancées dans notre traitement [des données]."