Как предсказать жару за год до неё ✎

Оригинал: "A Nonanticipative Analog Method for Long-Term Forecasting of Air Temperature Extremes"
arXiv:1507.03283 · 2015-07-12 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Метод аналогов без подглядывания в будущее предсказывает экстремальные температуры с точностью знака 100%.

16 апреля 2012 года в Вашингтоне случилась жара, какой не ждали. Столбик термометра поднялся на 18 градусов выше нормы. За 60 дней до этого в Бухаресте и Киеве стояла необычная для них погода. Связь между этими событиями нашёл алгоритм, который перебирает пары городов по всему миру и ищет повторяющиеся совпадения.

Метод напоминает эхо: крик в горах возвращается через несколько секунд. Так и погодные аномалии в одном месте могут отозваться в другом спустя недели или месяцы. Алгоритм слушает это эхо в данных и учится распознавать, какое из них предвещает жару.

Идея проста: если в прошлом за аномалией в точке А хотя бы четыре раза следовал экстремум в точке Б, это правило можно использовать для прогноза. Никаких сложных моделей атмосферы. Только история повторений. Для Вашингтона таких правил нашлось три, и они предсказали почти пятую часть всех жарких дней за три года проверки.

Важно, что метод не подглядывает в будущее. Прогноз строится только на данных, доступных на момент предсказания. Это как гадать по старым приметам, но приметы проверены статистикой. Вероятность случайного совпадения результатов меньше пяти процентов.

Точность знака отклонения составила 100%: если алгоритм говорил «будет жарко», жара действительно приходила. Для энергетиков, которым нужно заранее готовить сети к пиковым нагрузкам, такой сигнал ценнее, чем точная температура.

Эхо далёких событий, предупреждающее о грозе, — так можно описать этот подход. Он не требует суперкомпьютеров и глобальных моделей. Достаточно терпеливо перебирать пары городов и ждать, когда эхо повторится.

Жара в Вашингтоне 16 апреля 2012 года была предсказана по температурам в Бухаресте и Киеве за 60 дней до события, хотя между этими городами более 7000 км.

Понятия
аналоговый прогноз аномалия осадков ансамблевый прогноз среднее аномалия температуры индекс южной осцилляции комнатная температура климат ансамблевое среднее относительный они океанический индекс нино NOAA CPC NOAA PMEL TAO телеконнекция атмосфера OISST v2.1 ERA5 ERSST усвоение данных североатлантическая осцилляция