Климат как оркестр без дирижёра ✛ ✎

Оригинал: "Untangling Climate's Complexity: Methodological Insights"
arXiv:2405.18391 · 2024-05-28 · CC BY-NC-ND 4.0 · собственный разбор · 1 мин
Как учёные находят скрытые связи в климате, чтобы предсказывать засухи и похолодания.

Климат похож на оркестр без дирижёра: музыканты слышат друг друга с задержкой, и музыка может внезапно измениться. Океан, воздух, лёд и суша всё время обмениваются теплом и влагой. Если один из них меняется, это отзывается в остальных, но не сразу, а через какое-то время. Учёные хотят понять эти связи, чтобы заранее знать, когда ждать засуху или сильное похолодание.

Вместо того чтобы строить огромную компьютерную модель, которая пытается воспроизвести всё, исследователи смотрят на записи за много лет: сколько было осадков, какая температура воды в океане, как менялось давление воздуха. С помощью статистики они находят повторяющиеся циклы и проверяют, помогает ли одна величина предсказать другую. Например, если температура океана в прошлом месяце помогает предсказать дожди в следующем, значит, между ними есть связь.

Учёные нашли, что в Северной Атлантике есть петля обратной связи: изменение давления воздуха влияет на температуру океана, та — на площадь льда, а лёд снова влияет на давление. Такая петля может сделать климат нестабильным.

Этот метод помог выяснить, что в Австралии засухи повторяются примерно каждые пять с половиной лет, а связи между океаном и осадками менялись после 2009 года. В Северной Атлантике система приближается к нестабильности, из-за чего экстремальные холода могут стать чаще. Теперь учёные могут применять этот подход к другим регионам, чтобы вовремя предупреждать об опасных изменениях погоды.

Индекс Северо-Атлантического колебания (NAO) измеряется как разность атмосферного давления между Исландией и Азорскими островами. Его отрицательная фаза часто приносит холодные зимы в Европу, а положительная — мягкие и влажные.

Идея о том, что климатическая система может резко перейти в новое состояние, напоминает сюжет фильма «Послезавтра», где нарушение океанической циркуляции приводит к мгновенному ледниковому периоду. В реальности такие переходы происходят медленнее, но их предвестники можно искать в данных, как это делают авторы.

Учёные
Leonhard EulerLudwig BoltzmannHenri PoincaréJohn von NeumannJosiah Willard Gibbs
Понятия
климат климатическая модель сезонный цикл многомерный индекс ЭНСО межгодовая изменчивость телеконнекция линейная инверсная модель североатлантическая осцилляция естественная изменчивость ансамблевый прогноз IRI буйковые станции TAO/TRITON ERSST усвоение данных NOAA CPC южная осцилляция эль-ниньо энсо температура поверхности моря индекс Эль-Ниньо связь океана и атмосферы