Durante el último período glacial de la Tierra, Las temperaturas en el planeta se dispararon periódicamente de forma espectacular y rápida. Los datos de las capas de hielo de Groenlandia y la Antártida muestran que estos eventos de calentamiento, llamados eventos de Dansgaard-Oeschger y Máximo de Isótopos Antárticos, ocurrieron al menos 25 veces. Cada vez, en cuestión de décadas, las temperaturas subieron de 5 a 10 grados Celsius, luego enfriado de nuevo, gradualmente. Si bien quedan varias teorías en competencia sobre los mecanismos aún inexplicables detrás de estos picos, un nuevo artículo en la revista Caos sugiere que las matemáticas de la teoría de la información podrían ofrecer una herramienta poderosa para analizarlas y comprenderlas.

"En muchos sistemas, antes de un evento extremo, la dinámica de la información se vuelve desordenada, "dice Joshua Garland, becario postdoctoral en el Instituto Santa Fe y autor principal del nuevo artículo. Por ejemplo, Se han utilizado herramientas teóricas de la información para anticipar episodios convulsivos por alteraciones en las lecturas del electroencefalograma.

Inicialmente, los autores anticiparon que verían una señal, una desestabilización en el registro climático similar a las observadas en los EEG previos a la convulsión, justo antes de los eventos de calentamiento. Pero esas señales nunca aparecieron. "Alrededor de estos eventos, tienes la misma cantidad de producción de información, "dice Garland. Y esto, sugieren los autores, indica que los eventos de Dansgaard-Oeschger y el Máximo de Isótopos Antárticos probablemente fueron patrones regulares y predecibles del clima del último período glacial, más que el resultado de eventos inesperados.

Además, La teoría de la información podría mejorar la forma en que los científicos calculan la acumulación:cuánta nieve cae en un año determinado. "Es un gran desafío. Mucha gente está trabajando en esto, y utilizan matemáticas sofisticadas, combinado con conocimiento experto y características conocidas, para averiguar la acumulación, "dice Garland. Actualmente, las firmas finas de polen son algunos de los mejores diferenciadores entre años en hielo que tiene decenas de miles de años, comprimidos bajo el peso de cada nevada posterior. Teoría de la información, y específicamente un enfoque estadístico llamado entropía de permutación, ofrece un enfoque diferente. "Esta podría ser una herramienta rápida y eficiente para que los expertos corroboren su trabajo, "dice Garland.

"Cuando se trata de una serie temporal, desea saber qué información significativa está presente. Quieres extraerlo y usarlo, y no utilizar información que no sea útil, ", dice Garland." Esperamos que esta herramienta pueda ayudar a los científicos a hacer esto con registros climáticos antiguos ".

La teoría de la información ya se está utilizando para identificar anomalías en el registro climático, en particular, para señalar anomalías introducidas durante la recolección y observación de los núcleos de hielo.

Este artículo sigue los pasos de dos estudios relacionados publicados en Entropy and Advances in Intelligent Data Analysis XV.

"Estos cálculos teóricos de la información no solo son útiles para revelar problemas ocultos con los datos, pero también potencialmente poderoso al sugerir nuevas y a veces sorprendentes geociencias, "escriben los autores en el nuevo artículo.