Как океан управляет снегом в Колорадо ✎

Оригинал: "Remote effects spatial process models for modeling teleconnections"
arXiv:1612.06303 · 2016-12-19 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 2 мин
Тёплая вода в Тихом океане меняет, сколько снега выпадет в горах Колорадо.

В горах Колорадо снег ложится по-разному в разные зимы. Причина не только в местной погоде, но и в далёком Тихом океане. Когда вода в тропиках океана становится теплее, в горах меняется количество снега. Эту связь между далёкими местами называют телесвязью. Обычно её описывают через известные индексы, например Эль-Ниньо, но подходящий индекс не всегда известен. Новая модель не выбирает индекс, а напрямую использует температуру воды по всей поверхности океана и сама находит, какие участки важны для снега в Колорадо.

Как это работает? Океан похож на оркестр, где каждый участок воды играет свою ноту. Горы слышат не отдельные ноты, а общую мелодию. Обычная модель просит назвать одного дирижёра, который управляет всем, но такого может не быть. Новая модель слушает весь оркестр и сама выделяет главные мелодии. Одну из таких мелодий модель нашла автоматически: тёплая вода в центре и на востоке океана, холодная на западе. Эта мелодия объясняет 30% всех колебаний температуры воды и совпадает с картиной Эль-Ниньо. Модель не знала об Эль-Ниньо заранее, она сама его обнаружила.

Модель проверили на данных о зимних осадках в Колорадо за 1981–2013 годы. Она дала более точные прогнозы, чем модели без учёта океана и модели с заранее заданными индексами Эль-Ниньо. Результат совпал с известной картиной: при тёплой воде в центре океана север и запад Колорадо получают меньше снега, а восток — больше.

Раньше, чтобы учесть влияние океана, нужно было заранее выбрать индекс, например Эль-Ниньо. Но такой индекс мог не подходить для конкретного региона. Теперь модель сама находит нужные участки океана по данным. Это помогает лучше предсказывать, сколько снега выпадет зимой, что важно для запасов воды. Такой подход можно применять и в других местах, где погода зависит от далёких океанов.

Эмпирическая ортогональная функция, выделенная из температуры Тихого океана, объясняет 30% всей изменчивости и точно повторяет картину Эль-Ниньо: тёплая вода в центре и на востоке, холодная на западе.

Понятия
телеконнекция климатическая сеть эль-ниньо модель Зебиака–Кейна южная осцилляция эль-ниньо энсо распространение экваториальных волн многомерный индекс ЭНСО прогноз модель Джина–Тиммермана ла-нинья южная осцилляция относительный они связь океана и атмосферы весенний барьер предсказуемости космическая погода ERSST IRI NOAA CPC буйковые станции TAO/TRITON