Эхо далёких океанов: как сезонные молнии предсказывают по медленным течениям

Оригинал: "Seasonal Predictability of Lightning over the Global Hotspot Regions"
arXiv:2110.03956 · 2021-10-08 · CC BY 4.0 · 2 мин
Молнии над горячими точками планеты можно предсказывать за сезон, опираясь на медленные глобальные индексы вроде Эль-Ниньо.

Каждый год молнии убивают тысячи людей, особенно в тропиках, где грозы наиболее интенсивны. В Индии доля смертей от молний среди всех жертв природных катастроф растёт, несмотря на общее снижение числа погибших от циклонов и наводнений. Казалось бы, молния слишком быстра и локальна, чтобы предсказывать её за месяцы вперёд. Но новая работа показывает: если смотреть не на отдельные вспышки, а на сезонные суммы, то в них проступает медленное эхо далёких океанов.

Исследователи взяли спутниковые данные о плотности молний с приборов LIS и OTD на спутнике TRMM за 1997–2013 годы. Они выбрали четыре горячие точки: восточная и северо-западная Индия, Северная Америка и Африка. Для каждого региона вычислялись сезонные средние (март–май и июнь–сентябрь) и сравнивались с глобальными индексами: Эль-Ниньо, Североатлантическое колебание, Атлантическая мультидекадная осцилляция и другие. Связь оказалась значимой везде.

Корреляция между плотностью молний и глобальными индексами достигла 0.74 для восточной Индии в предмуссонный сезон и 0.79 для всей Индии в муссон. Для Северной Америки и Африки значения составили около 0.72. Это сопоставимо с предсказуемостью осадков, а местами даже выше.

Океан работает как медленный маховик: он накапливает тепло месяцами, а потом отдаёт его атмосфере, меняя пути ветров и влаги. Эль-Ниньо, тёплое течение в Тихом океане, и Ла-Нинья, холодное, задают ритм грозам на другом конце планеты. В предмуссонье молний больше над восточной Индией при Эль-Ниньо, а в муссон — над северо-западной Индией при Ла-Нинья. Это не случайные совпадения, а устойчивая связь, которую можно использовать.

Раньше считалось, что молнии слишком хаотичны и локальны, чтобы предсказывать их за сезон. Теперь видно: если усреднить вспышки по сезону и региону, они подчиняются тем же медленным океаническим модам, что и осадки. Метеослужбы могут выпускать сезонные предупреждения о грозовой опасности, как уже делают для дождей. Это спасёт жизни в сельском хозяйстве, авиации и энергетике.

Молния остаётся мгновенным разрядом, но её сезонное эхо доносится из далёких океанов. И если научиться слушать это эхо, можно услышать грозу задолго до первого грома.

В Индии молнии убивают больше людей, чем циклоны и наводнения вместе взятые, и эта доля растёт с каждым годом.

В рассказе Рэя Брэдбери «И грянул гром» изменение далёкого прошлого приводит к непредсказуемым последствиям в настоящем. Здесь наоборот: далёкие медленные процессы в океане помогают предсказать локальные грозы.

FL = C_0 + C_1 \cdot Nino1+2 + C_2 \cdot Nino3 + C_3 \cdot Nino3.4 + C_4 \cdot Nino4 + C_5 \cdot NAO + C_6 \cdot AMO + C_7 \cdot PDO + C_8 \cdot ET
FL — количество вспышек молний, C — коэффициенты регрессии, индексы — глобальные климатические предикторы.
Понятия
прогноз сезонный цикл прогнозирование эль-ниньо межгодовая изменчивость сезонный форсинг вероятностный прогноз муссон весенний барьер предсказуемости прогнозирование солнечных вспышек время упреждения осадки вспышка западных ветров климат засуха начало муссона IRI распространение экваториальных волн ла-нинья тропический циклон