Эль-Ниньо и индийский муссон: связь под давлением ✎

Оригинал: "Reconsidering the relationship of the El Niño--Southern Oscillation and the Indian monsoon using ensembles in Earth system models"
arXiv:1803.08909 · 2018-03-23 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 2 мин
Ансамблевые расчёты показали, что связь между Эль-Ниньо и индийским муссоном усилилась в XX веке, но не меняется в сценариях будущего.

Танец двух партнёров, океана и неба, продолжается уже тысячи лет. Эль-Ниньо разогревает воды Тихого океана, и обычно в этот момент сезонные дожди над Индией слабеют. Но в последние десятилетия этот ритм будто сбился: дожди не всегда откликаются на тёплое течение. Климатологи захотели понять, меняется ли сам танец, когда музыка становится громче из-за роста парниковых газов.

Раньше учёные следили за этой парой по старым записям: брали средние значения за много лет и смотрели, как они соотносятся. Но такой способ похож на попытку понять ход танца по размытой фотографии. В меняющемся климате средние значения обманчивы. Поэтому авторы новой работы поступили иначе: они запустили не одну, а сотню одинаковых климатических моделей с чуть разными начальными условиями. Через сорок лет эти симуляции, как танцоры, наконец находят общий ритм, и по их разбросу можно судить о настоящей связи.

Вместо временных рядов использовали ансамбль траекторий, сходящихся к мгновенному аттрактору — множеству возможных состояний климата.

В модели MPI-ESM, которая воспроизводит климат с 1890 года, связь действительно усилилась, особенно в последние два десятилетия. Коэффициент корреляции вырос до 0.4, что совпадает с наблюдениями. Но когда модель заглянула в будущее по сценарию RCP8.5, где выбросы растут без ограничений, связь осталась прежней. Танец не стал ни крепче, ни слабее, хотя музыка стала заметно громче.

Любопытно, что средние значения давления и осадков смещаются по-разному в разные сезоны. Осадки растут в основном во время муссона, а давление — в конце года. Это значит, что универсальной связи между ними нет, и прежние попытки вывести общее правило были преждевременными.

Работа впервые надёжно отделила вынужденный отклик от внутренней изменчивости для этой телесвязи.

Теперь климатологи могут применить этот метод к другим парам, например, к связи Эль-Ниньо с дождями в Африке или Австралии. А пока ясно одно: танец океана и неба сложнее, чем казалось, и не всякая громкая музыка заставляет его меняться.

Разность давления между Таити и Дарвином, использованная в работе, лежит в основе Южного колебания — индекса, который метеорологи вычисляют уже более века.

r = \frac{\langle p_{diff} P \rangle - \langle p_{diff} \rangle \langle P \rangle}{\sqrt{(\langle p_{diff}^2 \rangle - \langle p_{diff} \rangle^2)(\langle P^2 \rangle - \langle P \rangle^2)}}
Угловые скобки обозначают усреднение по ансамблю, а не по времени
Понятия
многомерный индекс ЭНСО энсо южная осцилляция эль-ниньо модель Джина–Тиммермана южная осцилляция весенний барьер предсказуемости индекс Эль-Ниньо телеконнекция модель осциллятора с подзарядкой буйковые станции TAO/TRITON межгодовая изменчивость муссон начало муссона ла-нинья связь океана и атмосферы ERSST эффект конденсатора Индийского океана естественная изменчивость относительный они ансамблевый прогноз