Три маятника на одной верёвке: почему Эль-Ниньо такой разный

Оригинал: "A Simple Multiscale Intermediate Coupled Stochastic Model for El Niño Diversity and Complexity"
· Nan Chen, Xianghui Fang
arXiv:2206.06649 · 2022-06-14 · CC BY 4.0 · 1 мин
Простая модель с тремя связанными ритмами объясняет, почему тёплое пятно в Тихом океане появляется то у берегов, то в центре.

На одной верёвке висят три маятника. Один качается быстро, другой медленно, третий то замирает, то срывается. Верёвка общая, поэтому каждый рывок передаётся остальным. Так же устроен климат тропической части Тихого океана: быстрые порывы ветра, межгодовой цикл Эль-Ниньо и медленные изменения фоновой циркуляции связаны в единую систему.

Эль-Ниньо — это тёплое пятно на поверхности океана. Оно появляется раз в несколько лет и меняет погоду по всей планете: вызывает засухи в Австралии, наводнения в Перу, влияет на ураганы в Атлантике. Но пятно не всегда появляется в одном месте. Иногда оно у берегов Южной Америки, иногда в центре Тихого океана. Учёные называют это разнообразием Эль-Ниньо.

Раньше было непонятно, почему одно и то же явление бывает таким разным. Новая модель объясняет это.

Модель связывает три процесса. Первый — быстрые порывы ветра, которые длятся недели и действуют как случайные толчки. Их сила зависит от температуры воды: чем теплее, тем сильнее могут быть порывы. Второй — сам цикл Эль-Ниньо, который развивается год-два. Третий — медленные изменения фоновой циркуляции, которые длятся десятилетия и определяют, какой тип Эль-Ниньо вероятнее. Всё это связано, как маятники на общей верёвке.

Модель прогнали на 3500 лет виртуального времени и сравнили с 70 годами реальных наблюдений. Она воспроизвела форму распределений температуры: в восточной части океана чаще бывают сильные тёплые аномалии, а в центральной — сильные холодные. Это совпадает с реальностью. Теперь ясно, что медленные изменения фоновой циркуляции переключают систему между восточным и центральным типами, а случайные порывы ветра порождают экстремальные события. Три маятника на общей верёвке — это рабочая схема для прогноза.

Модель воспроизвела отсроченное супер-Эль-Ниньо 2014–2015 годов, включая характерную последовательность западных, восточных и снова западных порывов ветра, которая сначала запустила, затем подавила, а потом вновь запустила событие.

Понятия
энсо многомерный индекс ЭНСО индекс Эль-Ниньо южная осцилляция эль-ниньо модель Джина–Тиммермана весенний барьер предсказуемости южная осцилляция ERSST модель Зебиака–Кейна ла-нинья буйковые станции TAO/TRITON естественная изменчивость NOAA CPC смешанные моды колебаний межгодовая изменчивость северное экваториальное противотечение вспышка западных ветров относительный они объём тёплой воды распространение экваториальных волн