Эль-Ниньо: почему его трудно предсказать? ✎

Оригинал: "ENSO dynamics: low-dimensional-chaotic or stochastic?"
arXiv:1206.5657 · 2012-06-25 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Учёные выяснили, что после вычета сезонного цикла Эль-Ниньо ведёт себя как случайный процесс, а не как точный механизм.

Океан похож на барабан, по которому бьёт случайный молоток атмосферы. Эль-Ниньо — это тёплое пятно в Тихом океане, которое появляется раз в несколько лет и меняет погоду по всему миру. Учёные долго спорили, можно ли его точно предсказать, как затмение, или он случаен, как бросок монеты. Новое исследование проверило это на данных за 138 лет.

Исследователи взяли температуру воды в области Niño 3 (это участок океана, где Эль-Ниньо сильнее всего). Сначала они вычли обычный годовой цикл — лето теплее, зима холоднее. То, что осталось, оказалось похоже на случайный шум: как дрожание пылинки в стакане воды. Затем учёные построили компьютерную модель океана. Без случайных толчков модель вела себя как точный механизм, но когда добавили шум, имитирующий порывы ветра, модель стала похожа на реальные данные.

Положительный хвост распределения тяжелее из-за более сильных Эль-Ниньо, а средняя форма эпизода воспроизводится до 15 месяцев после начала.

Раньше было неясно, является ли Эль-Ниньо точным механизмом или случайным процессом. Теперь ясно: после вычета сезонного цикла он неотличим от случайности. Значит, прогнозы Эль-Ниньо должны быть вероятностными, как прогноз погоды на месяц. Барабан океана звучит от случайных ударов, и в этом есть свой порядок — статистический.

Тест Каплана–Гласса был разработан в начале 1990-х для анализа хаотических сигналов в медицине и физике, но нашёл применение и в геофизике, например для изучения магнитосферных суббурь.

Понятия
южная осцилляция эль-ниньо энсо индекс Эль-Ниньо стохастическая динамическая система многомерный индекс ЭНСО буйковые станции TAO/TRITON южная осцилляция ла-нинья весенний барьер предсказуемости модель Джина–Тиммермана нелинейная динамика ERSST вспышка западных ветров стохастическая динамика в биологии динамические системы распространение экваториальных волн естественная изменчивость сезонный форсинг модель осциллятора с подзарядкой объём тёплой воды