Танцы океанских качелей: как Эль-Ниньо и АМО управляют ураганами ✛ ✎

Оригинал: "El Nino Southern Oscillation and Atlantic Multidecadal Oscillation Impact on Hurricanes North Atlantic Basin"
· Suchit Basineni
arXiv:2410.05329 · 2024-10-05 · CC BY-NC-SA 4.0 · собственный разбор · 3 мин
Тёплые фазы Атлантической мультидекадной осцилляции усиливают ураганы, а Ла-Нинья увеличивает число выходов на сушу.

Контекст

Работа стоит на перекрёстке двух океанских ритмов: Эль-Ниньо, который задаёт пульс Тихому океану, и Атлантической мультидекадной осцилляции, медленно меняющей температуру Северной Атлантики. Рядом в архиве лежат исследования, посвящённые предсказанию Эль-Ниньо за полтора года, тепловому насосу океана Энцелада и грани океанского конвейера. Все они так или иначе касаются того, как океан дышит и как это дыхание отзывается в атмосфере. Данная работа добавляет к этому конкретику: как эти два маятника совместно влияют на ураганы, которые бьют по побережьям.

Методы

Автор собрал данные о траекториях 483 тропических циклонов из архива IBTrACS с 1950 по 2023 год, ограничившись штормами сильнее 64 узлов. Для каждого шторма учитывались координаты, скорость ветра и давление с шагом в три часа. Затем эти данные сопоставили с тремя индексами: Океаническим индексом Ниньо (ONI) для фаз Эль-Ниньо, индексом АМО из данных NOAA ERSSTv5 и среднемесячной температурой поверхности океана на сетке 2×2 градуса. Для оценки будущих температур использовали модель CMIP6 из Национального центра атмосферных исследований в сценарии высоких выбросов SSP5-8.5.

Результаты

Тёплые фазы АМО совпадают с ростом числа ураганов: в среднем 22,5 урагана за десятилетие против 17 в холодные фазы. При этом энергия циклонов, выраженная индексом ACE, в тёплые десятилетия была выше на 400 единиц, а в 2000-х почти вдвое превышала показатель 1970-х. Ла-Нинья и нейтральные фазы дают больше ураганов, выходящих на сушу, причём максимальная скорость ветра в такие сезоны достигала 165 и 170 узлов соответственно, тогда как при Эль-Ниньо потолок составил 155 узлов. Рост температуры поверхности океана в Северной Атлантике идёт быстрее, чем предсказывают модели: фактические значения 2023 года соответствуют модельным оценкам для 2040 года.

Значение

Соседние работы в архиве изучают океанские колебания как отдельные явления: предсказуемость Эль-Ниньо, устойчивость конвейера, тепловые потоки. Здесь же три фактора сведены в одну картину и проверены на длинном ряду наблюдений за ураганами. Отличие в том, что работа не просто констатирует связь, а показывает, как фазы двух разных океанов складываются в конкретный сезонный риск для побережий. Это первая проверка совместного влияния АМО и ЭНСО на частоту и силу ураганов с использованием данных вплоть до 2023 года.

Развитие

Тема может развиваться в сторону более тонкого разделения вкладов: сколько добавляет локальный прогрев Атлантики, а сколько — удалённое влияние Тихого океана через атмосферные волны. Появятся региональные модели с высоким разрешением, которые позволят оценить риск для конкретных участков побережья. Учитывая, что реальные температуры обгоняют сценарии, важно будет пересмотреть прогнозы интенсивности ураганов для конца века.

Влияние

Результаты важны для сезонного прогнозирования ураганов, страхования и планирования прибрежной инфраструктуры.

Следующие шаги

Включить в анализ посттропические циклоны, которые сохраняют ураганную силу, и использовать более детальные данные о температуре поверхности океана.

Ключевые проблемы

Работа касается нерешённого вопроса о том, как естественная климатическая изменчивость (ЭНСО, АМО) взаимодействует с антропогенным потеплением в формировании экстремальных погодных явлений. Остаётся неясным, насколько рост температуры океана усиливает именно быстрое усиление ураганов и как это отразится на частоте катастрофических выходов на сушу.

Взгляд машины знаний

Этот раздел адресован автору работы и его коллегам. Соседние работы нашёл смысловой поиск по нашему архиву — не по совпадению слов, а по смыслу. Мы не рецензируем: мы показываем поле вокруг.

Что сделано в работе

Работа связывает поведение тропических циклонов в Северной Атлантике с фазами Эль-Ниньо, Атлантической мультидекадной осцилляции и температурой поверхности океана на основе данных наблюдений с 1950 по 2023 год. Показано, что тёплые фазы АМО повышают частоту и силу ураганов, а Ла-Нинья способствует их выходу на сушу. Отмечено, что рост температуры поверхности океана опережает климатические модели, что может указывать на усиление ураганов в будущем.

В чём сила

Сила работы в объединении трёх факторов — АМО, ЭНСО и температуры поверхности океана — в единую картину сезонного риска ураганов. Использование длинного ряда наблюдений вплоть до 2023 года позволяет увидеть совместное влияние двух океанских колебаний на частоту, силу и выход циклонов на сушу.

Куда можно двигаться

  • Может быть интересно посмотреть, как предсказуемость Эль-Ниньо за полтора года, описанная в соседней работе, может быть использована для заблаговременной оценки сезонного риска ураганов в Северной Атлантике.опора: Эль-Ниньо можно предсказать за полтора года arXiv:2601.12251
  • Рядом лежит работа о возможной нестабильности океанского конвейера. Было бы интересно проверить, как изменения в атлантической меридиональной циркуляции могут модулировать влияние АМО на ураганную активность.опора: Океанский конвейер на грани arXiv:2606.08623
  • В архиве есть исследование о четвёртой климатической пружине, которое может быть полезно для расширения набора факторов, влияющих на ураганы, например, для учёта дополнительных мод изменчивости.опора: Четвёртая пружина климата arXiv:2602.10369

Что можно попробовать

  • Проверить, улучшает ли включение индекса предсказуемости Эль-Ниньо из работы 2601.12251 заблаговременность прогноза числа ураганов.
  • Сопоставить аномалии в атлантической меридиональной циркуляции с фазами АМО и посмотреть, как это влияет на связь с ураганами.
  • Рассмотреть добавление индекса из работы о четвёртой пружине климата в статистическую модель для ураганной активности.

С 2020 по 2023 год на США обрушилось пять крупных ураганов категории 3 и выше, тогда как за весь предыдущий декадный период их было три.

В романе Кима Стэнли Робинсона «Сорок знаков дождя» климатологи пытаются предсказать резкие изменения океанских течений и их влияние на погоду — сюжет перекликается с попытками увязать медленные колебания океана с ураганной активностью.

Ключевые числа

  • размер сетки SST: 2°×2° (~222 км)
  • порог урагана: 64 узла
  • рост АМО за 1,5 года: в 1,66 раза выше предыдущих пиков
  • средний ущерб от одного урагана в США: $22,8 млрд
  • максимальная скорость ветра при Ла-Нинья: 165 узлов
Учёные
Ludwig BoltzmannHenri PoincaréJohn von NeumannJosiah Willard Gibbs
Понятия
энсо южная осцилляция эль-ниньо атлантическая мультидекадная осцилляция индекс Эль-Ниньо многомерный индекс ЭНСО буйковые станции TAO/TRITON модель Джина–Тиммермана весенний барьер предсказуемости ла-нинья тропический циклон ERSST NOAA CPC северное экваториальное противотечение модель осциллятора с подзарядкой естественная изменчивость сезонный цикл распространение экваториальных волн вспышка западных ветров межгодовая изменчивость объём тёплой воды