Een onderzoeker van het Rochester Institute of Technology ontwikkelde een wiskundige methode die aantoont dat klimaatverandering waarschijnlijk de opkomst en ondergang van een oude beschaving heeft veroorzaakt. In een recent verschenen artikel in het tijdschrift Chaos:een interdisciplinair tijdschrift voor niet-lineaire wetenschap , Nishant Malik, assistent-professor in RIT's School of Mathematical Sciences, schetste de nieuwe techniek die hij ontwikkelde en liet zien hoe veranderende moessonpatronen leidden tot de ondergang van de beschaving van de Indusvallei, een beschaving uit de Bronstijd, een tijdgenoot van Mesopotamië en het oude Egypte.

Malik ontwikkelde een methode om paleoklimaattijdreeksen te bestuderen, verzamelingen gegevens die ons vertellen over vroegere klimaten met behulp van indirecte waarnemingen. Bijvoorbeeld, door de aanwezigheid van een bepaalde isotoop te meten in stalagmieten uit een grot in Zuid-Azië, wetenschappers waren in staat om een ​​record te ontwikkelen van moessonregens in de regio van de afgelopen 5, 700 jaar. Maar zoals Malik opmerkt, het bestuderen van paleoklimaat-tijdreeksen levert verschillende problemen op die het een uitdaging maken om ze te analyseren met wiskundige hulpmiddelen die doorgaans worden gebruikt om het klimaat te begrijpen.

"Meestal zijn de gegevens die we krijgen bij het analyseren van het paleoklimaat een korte tijdreeks met ruis en onzekerheid erin, " zei Malik. "Wat wiskunde en klimaat betreft, de tool die we heel vaak gebruiken om klimaat en weer te begrijpen, zijn dynamische systemen. Maar dynamische systeemtheorie is moeilijker toe te passen op paleoklimaatgegevens. Deze nieuwe methode kan overgangen vinden in de meest uitdagende tijdreeksen, inclusief paleoklimaat, die kort zijn, enige mate van onzekerheid hebben en ruis in zich hebben."

Er zijn verschillende theorieën over waarom de beschaving van de Indusvallei afnam - inclusief invasie door nomadische Indo-Ariërs en aardbevingen - maar klimaatverandering lijkt het meest waarschijnlijke scenario. Maar totdat Malik zijn hybride benadering toepaste - geworteld in dynamische systemen maar ook gebaseerd op methoden uit het gebied van machine learning en informatietheorie - was er geen wiskundig bewijs. Zijn analyse toonde aan dat er een grote verschuiving was in de moessonpatronen net voor het aanbreken van deze beschaving en dat het patroon van koers veranderde vlak voordat het afnam, wat aangeeft dat het in feite klimaatverandering was die de val veroorzaakte.

Malik zei dat hij hoopt dat de methode wetenschappers in staat zal stellen meer geautomatiseerde methoden te ontwikkelen voor het vinden van overgangen in paleoklimaatgegevens en leidt tot aanvullende belangrijke historische ontdekkingen. De volledige tekst van het onderzoek is gepubliceerd in Chaos:een interdisciplinair tijdschrift voor niet-lineaire wetenschap .