main concepts scientists sections
ПростоПопулярноПодробно

Два лика Эль-Ниньо: как разный характер океанского тепла переписывает карту засух и наводнений

Оригинал: "Differential imprints of distinct ENSO flavors in global patterns of very low and high seasonal precipitation"
· Marc Wiedermann, Jonatan F. Siegmund, Jonathan F. Donges, Reik V. Donner
arXiv:1702.00218 · 2017-02-01 · CC BY 4.0 · 3 мин
Физика атмосферы и океана
Восточно-тихоокеанский и центрально-тихоокеанский типы Эль-Ниньо и Ла-Нинья по-разному бьют по глобальным осадкам, и это видно только в статистике совпадений редких событий.

Один и тот же оркестр звучит по-разному, если за пультом стоят два разных дирижёра. Один размахивает палочкой широко, и весь зал слышит его акценты; другой едва заметно кивает, и лишь отдельные инструменты откликаются. Так и в Тихом океане: тёплая фаза Эль-Ниньо и холодная Ла-Нинья — это два дирижёра глобальных осадков, но у каждого из них есть два разных характера.

Классический, восточно-тихоокеанский тип (EP) разогревает воду у берегов Южной Америки. Центрально-тихоокеанский (CP), который называют ещё Модоки, смещает тёплое пятно в середину океана. Прежние исследования в основном смотрели на средние значения осадков и не различали, как ведут себя именно хвосты распределения — очень влажные и очень сухие сезоны. Новая работа впервые применила к глобальной сетке осадков событийный подход: авторы считали, как часто экстремальные сезоны совпадают по времени с той или иной фазой ENSO.

Метод event coincidence analysis похож на проверку двух будильников: если один звонит всегда, когда встаёт солнце, а другой — лишь изредка и в случайные дни, значит, первый связан с рассветом, а второй — нет. Здесь вместо будильников — редкие события: сезоны с осадками выше 80-го или ниже 20-го процентиля.

Результаты оказались разительными. EP Эль-Ниньо подтвердил известные связи: засухи в Индонезии, на Филиппинах и в северной Амазонии осенью, влажные условия на западе Северной Америки и в Эквадоре, сухие сезоны в северо-восточной Бразилии весной. CP Эль-Ниньо многие из этих паттернов теряет, зато проявляет новые: засухи на восточном побережье Австралии, влажные условия в южном Чили и Центральной Азии зимой, сухие сезоны в юго-восточной Африке весной. Для Ла-Ниньи EP-тип даёт обширные связные аномалии — влажно в Австралии и Индонезии, сухо в южной Европе и на юге Бразилии, а CP-тип — лишь отдельные пятна: влажно в Австралии осенью, сухо во Флориде зимой, сухо в Великобритании, Ирландии и западном Казахстане весной.

Впервые показано, что CP Эль-Ниньо сопровождается повышенными осадками в Центральной Азии, а CP Ла-Нинья — их дефицитом там же. Раньше этот регион считался малочувствительным к ENSO.

В целом CP-периоды дают статистически значимые совпадения реже и на меньших площадях, чем EP, и это верно для обеих фаз. Работа показывает, что различие между типами важно не только для средних осадков, но и для вероятности экстремальных сезонов. Это усиливает аргумент в пользу того, что Ла-Нинью тоже стоит делить на два типа, хотя раньше по корреляциям температур поверхности океана это было спорно.

Если тип развивающегося Эль-Ниньо удастся определить достаточно рано, появится возможность заранее предупреждать о вероятных засухах или наводнениях в конкретных регионах. Метод можно распространить на другие климатические переменные — температуру воздуха, влажность почвы, речной сток, а также на урожайность и доступность воды. И тогда два дирижёра перестанут быть загадкой: их жесты научатся читать заранее, до первых аккордов.

Весь граф →

Термин «Модоки» для центрально-тихоокеанского Эль-Ниньо происходит от японского слова, означающего «похожий, но другой» — это точно отражает его характер: внешне напоминает классический Эль-Ниньо, но ведёт себя иначе.

P^{\pm}_{s,i}(t) = \Theta(\pm P_{s,i}(t) \mp p^{\pm}_{s,i})
Функция Хевисайда равна 1, если сезонная сумма осадков превышает 80-й процентиль (для влажных) или падает ниже 20-го процентиля (для сухих), и 0 иначе.
ECR^{\pm}_{s,i,\bullet} = \frac{\sum_t X_{\bullet}(t) P^{\pm}_{s,i}(t-\tau)}{\sum_t X_{\bullet}(t)}
Числитель — количество лет, когда фаза ENSO данного типа совпала с экстремальным сезоном, знаменатель — общее число таких фаз. Сдвиг τ равен 0 для SON и DJF, 1 для MAM.
Понятия
энсо эль-ниньо ла-нинья весенний барьер предсказуемости многомерный индекс ЭНСО индекс Эль-Ниньо южная осцилляция эффект конденсатора Индийского океана ERSST NOAA CPC модель Джина–Тиммермана буйковые станции TAO/TRITON межгодовая изменчивость тихоокеанская декадная осцилляция относительный они модель осциллятора с подзарядкой распространение экваториальных волн вспышка западных ветров объём тёплой воды естественная изменчивость