Det arkæologiske sted Mohenjo-daro, en gammel bosættelse fra Indus Valley Civilization. (kombineret/Wikimedia Commons/CCB 3.0) Der er konkurrerende hypoteser omkring tilbagegangen af Indus Valley Civilisation i Sydasien for omkring 3.000 år siden, men et nyt matematisk bevis har identificeret det klima forandring kunne have været ansvarlig.
Matematisk videnskabsmand Nishant Malik fra Rochester Institute of Technology knuste tallene og fandt nye beviser for at understøtte ideen om, at skiftende monsunsæsoner og stigende tørke kunne have været med til at bringe bronzealderimperiets kollaps.
Ved at analysere tilstedeværelsen af en bestemt isotop i stalagmitter i en nordindisk hule - hvilket skulle afsløre mængden af vand, der faldt som regn over tid - har forskere tidligere kunne at estimere monsunregn i regionen gennem de seneste 5.700 år.
I den nye forskning var Malik i stand til at identificere mønstre i disse data, der viste et stort skift i monsunmønstre, da civilisationen begyndte at stige, og derefter et omvendt skift, der matchede dens tilbagegang.
'Normalt er de data, vi får, når vi analyserer palæoklima, en kort tidsserie med støj og usikkerhed i sig,' siger Malik .
”Hvad angår matematik og klima, er det værktøj, vi meget ofte bruger til at forstå klima og vejr, dynamiske systemer. Men teorien om dynamisk system er sværere at anvende på palæoklimadata.
'Denne nye metode kan finde overgange i de mest udfordrende tidsserier, inklusive palæoklima, som er korte, har en vis mængde usikkerhed og har støj i sig.'
Det, Malik er særligt interesseret i her, er dynamisk regimeovergang, hvor sjældne hændelser pludselig bliver mere sandsynlige. Dette har anvendelser på tværs af fysik, biologi og økonomi, fra ændringer i nedbørsmønstre til aktiemarkedet.
Blanding af dele af dette dynamisk teori sammen med elementer af algoritme-baseret maskinelæring og informationsteori , Malik var i stand til kunstigt at udfylde nogle af hullerne i posten, samt beregne sandsynligheden for mønstre, som ellers ikke ville have vist sig i standardgrafer.
Indusdalens bosættelser over tid. (Rochester Institute of Technology)
Som Malik siger, passer dette godt til at grave i tidligere klimadata, hvor der ofte er store huller i estimater om statistikker såsom nedbør. I tilfældet med stalagmitrekorden markerer de for eksempel kun sommerens monsunsæson hvert femte år.
Indus Valley-civilisationen - nogle gange kendt som Harappan-civilisationen, opkaldt efter de første af dens steder, der blev udgravet af arkæologer - var en af de tre tidlige civilisationer i den nordvestlige del af Sydasien sammen med det gamle Egypten og Mesopotamien.
Det menes, at bosættelser op Indus floden strakte sig over omkring 1.500 kilometer (932 miles), da civilisationen var på sit højeste, og nogle af dens byer nåede måske så mange som 60.000 indbyggere.
Nu, gennem en smart anvendelse af matematik, er vi mere sikre end nogensinde før, at det var klimaforandringerne – snarere end jordskælv eller krig, som andre eksperter har foreslået – der fik indusdalens befolkning til at sprede sig til nye områder.
Forskningen er publiceret i Kaos: Et tværfagligt tidsskrift for ikke-lineær videnskab .