预警信号

Miner's canary 当系统接近一个临界点时，它可能会出现不稳定的迹象,而这些迹象可被用来作为预测系统突变的早期预警信号。临界放缓和临界跳跃是目前早期预警信号的两个主要理论。临界放缓是指当处于分叉或临界点的附近时，系统由小扰动而恢复到最初状态的的速度变得越来越慢。相比之下，临界跳跃是指一个系统对比较大的影响所做出的在不同状态之间来回跳跃的响应。时间序列模型分析表明，系统方差的增加,自相关和偏度的变化可以用来代表早期预警信号。在现实世界中所面临的挑战是在已经知道的到临界变化事件中, 能找到足够长的的高分辨率时间序列数据对这些理论进行测试。另外, 如何排除把一些”伪信号”做为系统突变的早期预警信号也是很重要的, 比如由于其他驱动因素的方差变化而导致的系统的方差变化。

图：由数学模型生成的由捕捞量变化所导致的临界转变时所表现出的早期预警信号。由于生物量下降（a）到达转折点F1 ，标准偏差（c）和自相关（d）残差度量（b）均呈升高趋势。方差上升和自相关性提高是系统变化之前的临界放缓迹象（Scheffer et al 2009）。