Эль-Ниньо и Южное колебание (ЭНСО) задают ритм межгодовой изменчивости климата на планете. В тропиках его влияние очевидно: тёплая вода сдвигает дожди и засухи. На высоких широтах сигнал слабеет, его забивает местная погода. Рядом с этой работой в архиве лежит исследование о предсказании Эль-Ниньо за полтора года, но там речь о самом явлении, а здесь о его отдалённом следе. Данная статья стоит особняком: она превращает народную лотерею в инструмент проверки дальних связей климатической системы.
Использованы данные лотереи Nenana Ice Classic: с 1917 года жители городка Ненана (около 500 человек) угадывают момент, когда тренога, вмороженная в лёд реки Танана, сдвинется и остановит часы на берегу. Это дало 90-летний ряд дат вскрытия. Годы Эль-Ниньо определяли по индексу BEST (комбинация температуры поверхности океана в области Ниньо 3.4 и Южного колебания), если индекс оставался положительным не менее четырёх месяцев с октября по апрель. Сравнивали среднюю дату вскрытия в годы Эль-Ниньо (14 событий) с общей средней. Для оценки значимости применили метод Монте-Карло: $10^6$ раз выбирали случайные 14 лет и смотрели, как часто среднее отклоняется так же сильно. Метеорологические данные (температура, осадки, снег) взяты с метеостанции в Фэрбанксе, в 90 км выше по течению, за 1930–2006 годы.
Средняя дата вскрытия реки Танана за 1917–2006 годы приходится на 5 мая (124,7 день года, разброс σ=5,97 дня). В годы Эль-Ниньо лёд трогается в среднем на 3,4 дня раньше: 121,3 день. Отклонение составляет 2,3 стандартных отклонения от среднего, вероятность случайности 1,1%, то есть связь значима на уровне 98,9%. Сопутствующие метеоданные объясняют механизм: в годы Эль-Ниньо средняя максимальная температура января–апреля в Фэрбанксе повышается с −7,6°C до −6,3°C, а суммарный снегопад падает с 75 до 55 см. Меньше снега и теплее воздух ускоряют таяние снега на земле, что напрямую связано с вскрытием реки: корреляция между датой вскрытия в Ненане и первым днём без снега в Фэрбанксе составляет ρ≈0,50.
Работа показывает, что сигнал Эль-Ниньо различим даже в субарктической Аляске, если есть достаточно длинный ряд наблюдений. От соседнего исследования о предсказании Эль-Ниньо её отличает объект: не само явление, а его отдалённое последствие. Это первая статистически строгая демонстрация телеконнекции ЭНСО на вскрытие речного льда. Результат поддерживает идею, что наблюдаемый тренд к более раннему вскрытию (около 5,5 дней за век) имеет климатологическую, а не случайную природу.
Тема может развиваться в сторону поиска аналогичных сигналов в других длинных рядах: ледовые фенологии озёр, даты цветения, исторические записи. Интересно проверить, меняется ли отклик на Эль-Ниньо со временем, особенно на фоне глобального потепления. Возможно, усиление или ослабление телеконнекций станет маркером перестройки атмосферной циркуляции.
Результат важен для климатологии, гидрологии северных рек и палеоклиматических реконструкций, где даты вскрытия льда используются как индикатор температуры.
Проверить воспроизводимость сигнала на других реках Аляски и северо-запада Канады. Сопоставить с модельными расчётами атмосферного отклика на ЭНСО в высоких широтах.
Для климатологии остаётся открытым вопрос о том, насколько далеко и предсказуемо распространяются тропические аномалии. Данная работа связывает глобальный индекс с локальным явлением, но механизм передачи сигнала через атмосферную циркуляцию требует дальнейшего изучения. Неясна и относительная роль термического и механического (снегового) вклада в вскрытие льда.
Лотерея Nenana Ice Classic существует с 1917 года, и её главный приз в некоторые годы превышал 300 тысяч долларов. Тренога, которую ставят на лёд, соединена с часами на берегу: когда лёд трогается, тренога падает и останавливает механизм. Жители угадывают не только день, но и минуту события.