نكهات النينيو: لوحة المحيط بدل لونين ✛

الأصل: "On the archetypal `flavours', indices and teleconnections of ENSO revealed by global sea surface temperatures"
arXiv:2406.08694 · 2024-06-12 · CC BY 4.0 · 2 دقيقة
التحليل النمطي الأصلي يستخرج من بيانات الأقمار الصناعية ليس نوعين بل طيفًا كاملًا من أنواع النينيو والنينيا، بما في ذلك نشأتها واضمحلالها.

الفنان الذي يرسم المحيط لا يكتفي بلونين: دافئ وبارد. وهكذا فإن علماء المناخ الذين يدرسون النينيو يتحدثون بشكل متزايد عن لوحة كاملة من الدرجات. النينيو هو تيار دافئ قبالة سواحل بيرو، يغير طقس الكوكب بأكمله كل بضع سنوات. ونقيضته، النينيا، تجلب البرودة. لكن بين هذين الطرفين توجد حالات وسيطة، ولكل منها تأثير مختلف على الأمطار والجفاف.

المؤشرات التقليدية المبنية على درجة حرارة سطح المحيط غالبًا لا تلتقط كل هذا التنوع. على مدى العقود الأخيرة، تم تمييز عدة أنواع من الظاهرة: النوع الكنسي لشرق المحيط الهادئ، ونوع وسط المحيط الهادئ، ومودوكي (Modoki)، وغيرها. والجدل حول عدد "نكهات" النينيو الفعلية لم يهدأ.

طبق مؤلفو الدراسة أسلوبًا يبحث ليس عن الحالات المتوسطة بل عن الأكثر تطرفًا، كما لو أن الفنان يبحث أولًا عن الألوان النقية غير الممزوجة على اللوحة. تسمى هذه الحالات المتطرفة بالأنماط الأصلية (Archetypes). وبأخذ خرائط شهرية لدرجة حرارة سطح المحيط على مدى 41 عامًا، طرح الباحثون تأثير الاحتباس الحراري العالمي حتى لا يعيق التحليل، وطلبوا من الخوارزمية إيجاد أربعة تكوينات أكثر تميزًا. فظهرت الأنواع المألوفة: نسختا وسط المحيط الهادئ وشرقه من النينيو والنينيا.

وعند زيادة عدد الأنماط الأصلية إلى ثمانية، أصبحت اللوحة أغنى. ظهرت درجات تقابل نشأة الظاهرة واضمحلالها. على سبيل المثال، كانت ثلاثة نينيو كبرى في شرق المحيط الهادئ (1982–1983، 1997–1998، 2015–2016) لها تسلسلات مختلفة من المراحل قبل الحدث وبعده. وكان أحدها، حدث 1982–1983، غير معتاد لدرجة أن أنظمة الرصد التقليدية لم تلاحظه في البداية: فقد ظهرت الشذوذات الدافئة في غير المكان المتوقع.

المثير للاهتمام أن استخدام شذوذ مستوى سطح البحر بدلًا من درجة حرارة السطح يعطي فصلًا أوضح بين المراحل. فعندما لم تسمح درجة الحرارة بتصنيف الحالة بثقة، أظهر مستوى سطح البحر نمطًا أصليًا واضحًا.

لا يفرض الأسلوب حدودًا صارمة بين الأنواع. ففي كل لحظة زمنية تُحسب احتمالية الانتماء إلى كل نمط أصلي. وهذا يسمح بتتبع مدى نقاء الحالة الراهنة أو اختلاطها. ويمكن لمراكز الرصد التشغيلي استخدام هذا النهج للرصد واستكمال التوقعات الموسمية بمعلومات عن نوع النينيو. وأخيرًا، حصل الفنان ليس على لونين بل على لوحة كاملة ليرسم بها صورة المناخ بدقة أكبر.

كان أحد أكبر نينوات شرق الهادئ في 1982–1983 غير معتاد لدرجة أن أنظمة الرصد التقليدية لم تلاحظه في البداية، لأن الشذوذات الدافئة ظهرت في مكان غير متوقع.

\arg\min_{C,S} \|X - XCS\|_F^2
يُبحث عن مصفوفتين C وS بعناصر غير سالبة ومجموع صفوف يساوي واحدًا، بحيث يكون حاصل الضرب XCS أفضل تقريب للبيانات X.
\Delta_{i_{max}}^p(t) = 1 - \frac{1}{p-1} \left( \frac{1}{S_{i_{max} t}} - 1 \right)
تساوي الدرجة 1 إذا كان في لحظة زمنية معينة احتمال نمط واحد يساوي 1 (حالة نقية)، وتساوي 0 إذا كانت جميع الأنماط p متساوية الاحتمال (حالة محايدة أو مختلطة).
F^S_{s \times p} = \frac{\sum_t F_{st} S^T_{pt}}{\sum_t S_{pt}}
متوسط زمني مرجح للحقل F، حيث الأوزان هي احتمالات انتماء كل لحظة زمنية إلى النمط p من المصفوفة S.
العلماء
Emile ClapeyronDavid CharbonneauR. A. RossiterD. B. McLaughlinMichel MayorDidier Queloz
المفاهيم
ENSO El Niño index Jin-Timmermann model El Niño Multivariate ENSO Index La Niña ERSST relative ONI Southern Oscillation NOAA CPC Teleconnection NOAA PMEL / TAO TAO/TRITON moorings spring predictability barrier zebiak cane model equatorial wave propagation OISST v2.1 Pacific decadal oscillation sea surface temperature anomaly UAH satellite record