Ветер, у которого нет среднего ✎

Оригинал: "Comments on the Regional Climate Variability Driven by Foehn Winds in the McMurdo Dry Valleys, Antarctica"
· Krzysztof Sienicki
arXiv:1308.4630 · 2013-08-21 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Среднюю скорость ветра в Сухих долинах Антарктиды нельзя вычислить, поэтому искать её связь с климатом бессмысленно.

Если измерять рост людей в комнате, можно найти средний рост. Но если туда войдёт человек бесконечно высокий, средний рост перестанет существовать. Примерно то же самое произошло с ветром в Сухих долинах Мак-Мердо: порывы ветра бывают настолько сильными, что средняя скорость ветра не имеет смысла.

Учёные изучили данные метеостанций и увидели, что скорости ветра подчиняются степенному закону с показателем меньше двух. Это значит, что очень сильные порывы случаются чаще, чем можно было бы ожидать. Из-за этого среднее значение скорости ветра бесконечно велико, и любое вычисленное среднее по конечной выборке будет случайным и ненадёжным.

В таких случаях лучше использовать медиану, то есть значение, которое делит все измерения пополам. Медиана остаётся конечной, даже когда среднее бесконечно.

Поэтому корреляции между средней скоростью ветра и климатическими индексами, которые рассчитали в предыдущей работе, не имеют статистического смысла. Прежде чем искать связи, нужно проверять, можно ли вообще применять стандартные методы к таким данным. В Сухих долинах Мак-Мердо средняя скорость ветра — это величина, которую нельзя определить, и любые выводы о её связи с глобальным климатом оказываются ошибочными.

Если у распределения параметр меньше 2, то среднее значение бесконечно, но медиана остаётся конечной. Поэтому в таких случаях лучше описывать типичную скорость ветра медианой, а не средним арифметическим.

\langle x \rangle = \int x p(x) dx
Среднее значение, которое расходится, если интеграл не сходится
p(x) \sim x^{-\alpha}
Распределение с тяжёлым хвостом, где альфа меньше 2 приводит к бесконечному среднему
Понятия
естественная изменчивость эль-ниньо весенний барьер предсказуемости многомерный индекс ЭНСО муссон энсо североатлантическая осцилляция NOAA CPC индекс Эль-Ниньо южная осцилляция межгодовая изменчивость аномалия осадков вспышка западных ветров ветер вероятностный прогноз климат сезонный форсинг сезонный цикл модель Джина–Тиммермана ERSST