Паутина температур рассказывает об Эль-Ниньо ✎

Оригинал: "Disentangling different types of El Niño episodes by evolving climate network analysis"
arXiv:1310.5494 · 2013-10-21 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Учёные соединили точки Земли в сеть по похожести погоды и увидели, что разные типы Эль-Ниньо оставляют в этой сети разные следы.

Если в двух далёких городах погода теплеет и холодает одновременно, между ними можно протянуть невидимую нить. Таких нитей по всей Земле набираются сотни тысяч, и они образуют паутину. Каждый год паутина выглядит по-своему. Учёные проследили, как она менялась с 1948 по 2009 год, и заметили: когда в Тихом океане разгорается Эль-Ниньо, паутина резко сжимается, а когда Эль-Ниньо слабый или другой, она остаётся почти прежней.

Эль-Ниньо бывает двух видов: один греет воду у берегов Южной Америки, другой — в середине океана. Паутина чувствует разницу: первый вид заставляет её сжиматься в плотные клубки, второй почти не трогает.

Вулканы тоже влияют на паутину, но не сразу. После извержения Пинатубо в 1991 году нити перестроились только через несколько месяцев, потому что пепел и газы от вулкана медленно разлетались по атмосфере и меняли температуру в разных местах неравномерно. Получается, что по форме паутины можно отличить Эль-Ниньо от вулканического следа и даже понять, какой именно Эль-Ниньо пришёл.

Плотность рёбер в сети составляет всего 0,5%, то есть из более чем 52 миллионов возможных пар узлов соединены лишь около 262 тысяч. При этом сеть всё равно улавливает глобальные климатические события.

A_{ij} = \Theta(W_{ij} - W^*) - \delta_{ij}
Связь между двумя точками Земли возникает, когда их температурные ряды коррелируют сильнее заданного порога.
T = \frac{\sum_{i,j,k} A_{ij} A_{ik} A_{jk}}{\sum_{i,j,k, j \neq k} A_{ij} A_{ik}}
Показывает, насколько связи в сети группируются в плотные кластеры.
Понятия
климатическая сеть энсо сезонный цикл южная осцилляция эль-ниньо эль-ниньо ла-нинья модель Джина–Тиммермана сеть естественная изменчивость буйковые станции TAO/TRITON многомерный индекс ЭНСО NOAA CPC модель осциллятора с подзарядкой межгодовая изменчивость распространение экваториальных волн ERSST весенний барьер предсказуемости телеконнекция климат нейронные сети