main concepts scientists sections
ПростоПопулярноПодробно

Почему Эль-Ниньо приходит нерегулярно, но всегда к концу года

Оригинал: "A Non-Gaussian Stochastic Model for the El Niño Southern Oscillation"
· L. T. Giorgini, W. Moon, N. Chen, J. S. Wettlaufer
arXiv:2012.09858 · 2020-12-18 · CC BY 4.0 · 1 мин
Физика атмосферы и океана
Тёплое течение в Тихом океане ведёт себя как маятник, который случайные порывы ветра раскачивают сильнее весной.

Тёплое течение Эль-Ниньо приходит не по расписанию, но у него есть привычка: пик тепла почти всегда случается в ноябре или декабре. Почему так? Учёные сравнили температуру океана с маятником. Маятник качается сам по себе, но случайные порывы ветра могут раскачать его сильнее или, наоборот, остановить. В тропиках роль такого ветра играют короткие сильные порывы над западной частью Тихого океана.

Весной эти порывы особенно сильны, и именно поэтому прогнозы на полгода вперёд в марте и апреле часто ошибаются. Это называют весенним барьером предсказуемости.

Ещё одна деталь: когда океан уже тёплый, порывы ветра становятся ещё мощнее. Такой эффект называют мультипликативным шумом — случайность, сила которой зависит от состояния системы. Благодаря этому модель воспроизводит не только среднее поведение Эль-Ниньо, но и его редкие, но сильные выбросы. Раньше такие выбросы казались чистой случайностью, а теперь у них есть объяснение.

Весь граф →

Ветровые порывы в западной части Тихого океана длятся всего несколько дней, но их накопленный эффект сравним с энергией целого сезона.

\dot{x}(t) = a(t)x(t) + \omega(t)h(t) + \alpha_1\tau(t) + N(t)\xi_x(t)
Скорость изменения температуры зависит от сезонной обратной связи, глубины термоклина, ветровых порывов и случайного шума.
\dot{h}(t) = -\omega(t)x(t) + \lambda h(t) + \alpha_2\tau(t) + \sigma\xi_h(t)
Термоклин реагирует на температуру океана, собственное затухание, ветровые порывы и шум.
\dot{\tau}(t) = d_{\tau}\tau(t) + \rho(x)\xi_{\tau}(t)
Ветровые порывы затухают со временем и возбуждаются шумом, амплитуда которого растёт с температурой океана.
Понятия
энсо южная осцилляция эль-ниньо многомерный индекс ЭНСО модель Джина–Тиммермана индекс Эль-Ниньо модель осциллятора с подзарядкой южная осцилляция весенний барьер предсказуемости ERSST ла-нинья естественная изменчивость стохастическая динамическая система буйковые станции TAO/TRITON вспышка западных ветров межгодовая изменчивость сезонный цикл нелинейный спектральный анализ Лапласиана распространение экваториальных волн NOAA CPC относительный они