Переводчик на переговорах слышит не только громкость голоса, но и смену темы. Климатологи долго слушали лишь громкость: среднюю температуру. Если она растёт, значит, планета теплеет. Но за средним прячутся события, которые важнее тренда: жара, морозы, резкие перемены. В первое десятилетие XXI века потепление замедлилось, и средние тренды почти не показывали изменений, хотя в системе происходили сдвиги. Новый метод Wasserstein Stability Analysis (WSA) сравнивает не средние, а целые распределения погоды.

Распределение — это как часто встречаются разные значения температуры. WSA измеряет, насколько сильно изменилась вся форма распределения, а не только его центр. Для этого авторы взяли данные о температуре воздуха у поверхности из реанализа ERA5 (восстановленная по моделям и наблюдениям погода) с 1998 по 2012 год, разделили период на две половины и построили распределения для каждой точки планеты. Затем применили расстояние Вассерштейна, которое иногда называют «расстоянием землекопа»: оно показывает, сколько минимальной работы нужно, чтобы переместить кучу земли из одной формы в другую. В климате «куча земли» — это распределение температур, а «работа» — количество дней, на которые сдвинулись экстремумы.

WSA нашёл два больших значимых сигнала. Первый — в центрально-восточной части Тихого океана: горячие экстремумы (выше двух стандартных отклонений, около 27 °C) стали случаться реже более чем на 10 дней в год, а холодные экстремумы (ниже минус двух стандартных отклонений, около 19 °C) — чаще на столько же. Это похоже на сдвиг к условиям Ла-Нинья (фаза Тихого океана с холодной водой) и согласуется с прежними выводами о том, что в период замедления потепления Тихий океан находился в отрицательной фазе Тихоокеанской декадной осцилляции (медленные колебания температуры Тихого океана). Второй сигнал — в Баренцевом и Карском морях. Там WSA показал значимое изменение распределения в точке B (66° в.д., 79° с.ш.), где средняя температура выросла с −10,2 °C до −6,5 °C, а стандартное отклонение уменьшилось.

Причина — таяние морского льда. Лёд раньше жёстко ограничивал максимальную температуру воздуха около точки замерзания, и распределение имело резкий пик. Когда льда стало меньше, ограничение ослабло, и пик сгладился. В точке C (131° в.д., 79° с.ш.), где ледяной покров сократился меньше, изменение распределения оказалось слабее и не прошло порог значимости. Морской лёд работает как «потолок» для температуры воздуха, и его исчезновение меняет не только среднее, но и саму структуру изменчивости.

Раньше было непонятно, как увидеть изменения климата в периоды, когда средняя температура почти не меняется. Теперь ясно, что даже при отсутствии тренда распределение температуры может сильно меняться. Метод можно применять для проверки климатических моделей и для мониторинга изменений в экстремальной погоде, особенно в регионах с морским льдом. Сейчас WSA умеет только говорить, что распределение изменилось, но не показывает, в какую сторону: стало больше жары или холода. Если удастся добавить направленность изменения, WSA может стать стандартным инструментом для мониторинга климатических сдвигов в реальном времени. Переводчик, который слышит смену темы, наконец сможет сказать, о чём именно заговорили.