Два барометра, показывающие разную погоду ✎

Оригинал: "Climate network and complexity based El Niño forecast for 2022"
arXiv:2102.02192 · 2021-02-03 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 2 мин
Один метод говорит, что Эль-Ниньо в 2022 году не будет, другой предсказывает сильное событие. Как такое возможно и кому верить?

В 2021 году два инструмента, призванные предсказывать погоду на год вперёд, показали разное. Один, построенный на связях между температурами в разных точках Тихого океана, молчал: никакого Эль-Ниньо в 2022 году не будет. Второй, измеряющий, насколько хаотично меняется температура в центральной части океана, наоборот, бил тревогу: ожидается сильное событие, которое нагреет поверхность моря почти на два градуса выше нормы.

Оба подхода опираются на физику климатической системы, а не на статистические угадывания. Первый собирает из океана подобие телефонной сети: четырнадцать точек в экваториальной зоне и почти две сотни за её пределами. Когда температура в этих точках начинает меняться синхронно, сеть «оживает»: связи между узлами усиливаются, и за год до Эль-Ниньо этот сигнал становится заметным. В 2021 году такого усиления не произошло.

Второй метод смотрит на тот же океан, но иначе. Он берёт двадцать два ряда температурных аномалий в регионе, где обычно рождается Эль-Ниньо, и вычисляет, насколько сложно их поведение. Представьте, что вы записываете температуру в одной точке каждый месяц. Если она меняется предсказуемо, запись легко сжать: много повторений. Если же в данных появляется неожиданное разнообразие, сжать их труднее. Высокая сложность в 2021 году, по расчётам, указывала на будущее сильное Эль-Ниньо.

За последние десять лет сетевой метод ошибся лишь однажды, а энтропийный в похожих ситуациях оказывался прав в девяти случаях из тринадцати.

История знает шесть случаев, когда эти два инструмента спорили так же, как сейчас. В четырёх из них прав оказывался сетевой метод, то есть Эль-Ниньо не наступал. Поэтому авторы склоняются к тому, что в 2022 году события, скорее всего, не будет. Но если оно всё же начнётся, то будет крупным: энтропийный метод редко ошибается в оценке силы.

Так и остался 2022 год подвешенным между двумя прогнозами. Один инструмент советовал готовиться к засухам и наводнениям, другой — не ждать ничего необычного. Сама ситуация напоминает два барометра на одной стене: один показывает ясно, другой — грозу. Какой из них окажется точнее, стало ясно только к концу года, когда океан дал окончательный ответ.

В 2012 году, когда большинство прогностических центров ожидали Эль-Ниньо с вероятностью 75%, метод климатических сетей ещё в конце 2011 года предсказал его отсутствие — и оказался прав. Это был один из первых публичных успехов сетевого подхода.

SysSampEn(m,p,l_{\text{eff}},\gamma) = -\log\left(\frac{A}{B}\right)
Отрицательный логарифм отношения числа пар похожих подпоследовательностей длины m+p к числу пар длины m; мера сложности системы.
Понятия
энсо южная осцилляция эль-ниньо весенний барьер предсказуемости эль-ниньо ла-нинья многомерный индекс ЭНСО модель Джина–Тиммермана модель осциллятора с подзарядкой североатлантическая осцилляция ERSST межгодовая изменчивость NOAA CPC сезонный цикл буйковые станции TAO/TRITON естественная изменчивость распространение экваториальных волн климатическая сеть относительный они прогноз северное экваториальное противотечение