Эль-Ниньо как гадалка: предсказуемость тёплых и холодных зим в Северной Евразии
Контекст
Работа стоит на отшибе: рядом почти никого, ближайший сосед на расстоянии 0.496. Вокруг неё в архиве лежат исследования аксионов, тёмной материи, пульсаров и тёмных фотонов, а также несколько работ о погоде и климате — от старых летописей до стратосферных эффектов. Ни одна из них не рассматривает связь зимних аномалий в Северной Евразии с фазами Эль-Ниньо. Данная статья заполняет эту нишу, опираясь на длинные ряды метеонаблюдений и разделяя типы Эль-Ниньо по индексам Niño3 и Niño4.
Методы
Анализировали месячные аномалии приземной температуры воздуха за январь и февраль с 1936 по 2014 год для десяти регионов России, разделённых по широте 60° с.ш. Аномалию нормировали на стандартное отклонение за 1961–1990 годы, получая индекс I. Зимы классифицировали как экстремально тёплые, значительно тёплые, умеренно тёплые и аналогично холодные по порогам индекса. Фазы Эль-Ниньо и Ла-Нинья выделяли по пятимесячному скользящему среднему аномалий температуры поверхности океана в районах Niño3 (восточная часть экваториальной Пацифики) и Niño4 (центральная часть). Порог для фазы — аномалия не менее 0,5°C или не более –0,5°C в течение шести месяцев подряд. Считали частоты разных типов зим в каждой фазе.
Результаты
Для юга Европейской России в фазе Эль-Ниньо частота тёплых зим составила 0,69 по индексу Niño3, что более чем вдвое превышает частоту холодных зим (0,31). В Забайкалье картина обратная: в фазе Эль-Ниньо холодные зимы случались с частотой 0,75, а тёплые — лишь 0,25. При этом в фазе Ла-Нинья в Забайкалье за 79 лет не зафиксировано ни одной экстремально холодной или значительно холодной зимы. Для Приамурья и Приморья самые высокие частоты экстремально тёплых и значительно тёплых зим отмечены в фазе Ла-Нинья, а экстремально холодных — в фазе Эль-Ниньо. Оценки по индексам Niño3 и Niño4 иногда заметно различались, что указывает на важность типа Эль-Ниньо.
Значение
Работа отличается от соседних исследований тем, что впервые систематически связывает региональные зимние аномалии в Северной Евразии с фазами Эль-Ниньо разных типов на основе длинных рядов наблюдений. Соседние работы либо касаются других регионов и процессов (аксионы, тёмная материя), либо рассматривают погоду и климат в иных аспектах — например, стратосферные эффекты или различение шума и сигнала. Здесь же получены конкретные частотные оценки для десяти регионов, что даёт основу для сезонного прогнозирования.
Развитие
Тема может развиваться в сторону более детального учёта комбинированных эффектов ключевых мод климатической изменчивости — Северо-Атлантического колебания, Атлантической мультидекадной осцилляции, Тихоокеанской декадной осцилляции. Также перспективно использование ансамблевых модельных расчётов для проверки и уточнения статистических оценок. С глобальным потеплением Эль-Ниньо может усиливаться и учащаться, что повысит важность таких прогнозов.
Влияние
Результаты могут быть полезны для сельского хозяйства, энергетики и планирования в регионах России, чувствительных к зимним аномалиям. Они также дают материал для совершенствования сезонных метеорологических прогнозов.
Следующие шаги
Проверить полученные оценки на данных после 2014 года, включая зимы 2017/2018, 2020/2021 и последующие. Провести ансамблевые модельные эксперименты для оценки потенциальной предсказуемости зимних аномалий при разных фазах Эль-Ниньо.
Ключевые проблемы
В климатологии остаётся открытым вопрос о том, насколько предсказуемы региональные сезонные аномалии на фоне глобального потепления и растущей изменчивости климата. Данная работа показывает, что даже простая статистическая связь с фазой Эль-Ниньо даёт полезный сигнал, но для более надёжных прогнозов необходимо учитывать взаимодействие нескольких мод изменчивости и нестационарность связей.
В Забайкалье за 79 лет наблюдений в фазе Ла-Нинья не случилось ни одной экстремально холодной зимы, хотя именно Ла-Нинья обычно ассоциируется с холодом. Зимой 2020/2021, начавшейся в фазе Ла-Нинья, в этом регионе действительно было теплее нормы, что подтвердило прогноз.
Ключевые числа
- частота тёплых зим на юге Европейской России в фазе Эль-Ниньо: 0,69
- частота холодных зим в Забайкалье в фазе Эль-Ниньо: 0,75
- число лет без экстремально холодных зим в Забайкалье в фазе Ла-Нинья: 79
- порог аномалии температуры поверхности океана для фазы Эль-Ниньо: 0,5°C
- скорость потепления в России: 0,5 K за десятилетие