Работа стоит на отшибе: ближайшие соседи в архиве занимаются предсказанием Эль-Ниньо по климатическим сетям, ранними знаками в климате, устойчивостью энергосистем и океанским конвейером. Но никто из них не решает задачу определения типа Эль-Ниньо с большим упреждением. Традиционные модели упираются в весенний барьер предсказуемости и дают тип лишь за месяц. Авторы предлагают простой индекс, который работает за год.
Исследователи взяли месячные данные о температуре поверхности океана (ERSSTv5) с 1950 года по настоящее время. Они рассчитали аномалии температуры относительно скользящего 30-летнего климатологического среднего, чтобы учесть изменения климата. Затем для каждого декабря вычислили разность между средней аномалией в западной экваториальной части Тихого океана (120°E–165°E, 5°N–5°S) и центральной (165°E–150°W, 5°N–5°S). Знак этой разности стал предвестником: положительный — ожидается EP Эль-Ниньо в следующем году, отрицательный — CP. Для проверки использовали консенсусную классификацию типов по 11 независимым методам. Дополнительно проверили, что тот же предвестник работает для аномалий высоты морской поверхности и приземной температуры воздуха.
С 1950 по 2021 год было 21 событие Эль-Ниньо с однозначным типом. Декабрьский знак разности температур правильно предсказал тип в 18 случаях из 21: все 9 CP-событий и 9 из 12 EP-событий. Три ложных прогноза EP пришлись на 1962, 2008 и 2017 годы, когда вместо EP случилось CP. Вероятность случайно угадать 18 из 21 при базовых частотах типов составляет p = 9.1·10⁻⁴, то есть результат высоко значим. При объединении с климатической сетью, которая предсказывает сам факт наступления Эль-Ниньо, метод верно назвал тип для 2/3 EP-прогнозов и для всех CP-прогнозов. Для сравнения, операционные модели в среднем дают лишь около 50% правильных прогнозов типа при упреждении в один месяц.
В отличие от соседних работ, которые либо предсказывают только начало Эль-Ниньо, либо используют сложные модели с коротким упреждением, эта работа даёт простой и физически интерпретируемый индекс для типа события с беспрецедентным горизонтом в один год. Метод не требует подгонки параметров: достаточно одного числа в декабре. Это первая проверка того, что зональный градиент температуры между западной и центральной частями Тихого океана может служить ранним дискриминатором типа Эль-Ниньо, и она прошла успешно на семи десятилетиях данных.
Тема может развиваться в сторону уточнения физического механизма: почему знак градиента связан с типом. Вероятно, роль играют западные ветровые порывы, которые по-разному взаимодействуют с океаном в зависимости от предварительного состояния. Также можно проверить, сохранится ли предвестник при изменении климата, когда фоновое состояние Тихого океана сдвинется. Возможно, индекс удастся улучшить, добавив информацию о высоте морской поверхности или теплосодержании верхнего слоя океана.
Раннее знание типа Эль-Ниньо позволит заранее готовиться к конкретным последствиям: наводнениям в Перу и Эквадоре при EP или засухам в Индии при CP. Это важно для сельского хозяйства, управления водными ресурсами и гуманитарного планирования.
Ближайший шаг — проверить предвестник на независимых данных, например, на палеореконструкциях или в прогнозах на будущие десятилетия. Также стоит сравнить его с индексами, основанными на других переменных, и попробовать объединить с более совершенными моделями прогноза начала Эль-Ниньо.
Работа напрямую связана с нерешённой проблемой климатологии: почему возникает разнообразие Эль-Ниньо и можно ли его предсказать за пределами весеннего барьера. Остаётся открытым вопрос о роли стохастических воздействий, таких как западные ветровые порывы, в выборе типа события. Также неясно, как изменится соотношение EP и CP событий при глобальном потеплении.
В октябре 2022 года разность температур была равна +1.6°C, что указывало на вероятное EP Эль-Ниньо, если бы оно началось в 2023 году. Так и произошло: событие 2023–2024 годов классифицировано как восточно-тихоокеанское.
В романе Кима Стэнли Робинсона «Сорок знаков дождя» климатологи пытаются предсказать резкие изменения климата, и точность долгосрочных прогнозов становится вопросом жизни и смерти. Работа о раннем предвестнике типа Эль-Ниньо перекликается с этим сюжетом: небольшое, но надёжное преимущество в упреждении может изменить подготовку к катастрофе.