Критический переход

Критические изменения - это резкие сдвиги в состоянии экосистем, климата, финансовых систем или других сложных динамические системы, которые могут возникнуть при изменении условий прохождения критической точки или точки бифуркации. По сути, они представляют собой особый тип смены режима. Восстановление после таких сдвигов может потребовать большего, чем просто возврат к условиям, при которых произошел переход, явление, называемое гистерезис.

Графическое представление альтернативных стабильных состояний и направления критического замедления перед критическим переходом (взято из Lever et al. 2020). Верхние панели (а) показывают ландшафты устойчивости в различных условиях. Средние панели (b) показывают скорость изменения, аналогичную наклону ландшафтов стабильности, а нижние панели (c) показывают восстановление после возмущения в направлении будущего состояния системы (cI) и в другом направлении (c.II).

Значительные усилия были предприняты для выявления сигналов раннего предупреждения о критических переходах. Системы, приближающиеся к точке бифуркации, демонстрируют характерное поведение, называемое критическим замедлением, что приводит к все более медленному восстановлению после возмущений. Это, в свою очередь, может привести к увеличению (пространственной или временной) автокорреляции и дисперсии, тогда как спектры дисперсии имеют тенденцию к более низким частотам, а `` направление критического замедления '' в пространстве состояний системы может указывать на будущее состояние системы. когда отложенные отрицательные обратные связи, ведущие к колебательной или другой сложной динамике, являются слабыми. Исследователи изучили сигналы раннего предупреждения в озерах, динамику климата, трофические сети, переходы суши и приступы эпилепсии.