Представьте радиатор в комнате: он нагревается, но если его поверхность забита пылью, тепло уходит хуже. Примерно то же самое происходит с нашей планетой. Земля получает энергию от Солнца и должна отдавать излишки обратно в космос, иначе температура растёт. Способность планеты сбрасывать лишнее тепло учёные называют радиационной обратной связью. Чем она сильнее (то есть чем больше отрицательное число), тем быстрее Земля охлаждается при нагреве и тем стабильнее климат.
Долгое время этот параметр оценивали только по климатическим моделям, и расчёты заканчивались примерно в 2014 году. Но теперь исследователи обучили свёрточную нейросеть на данных из моделей CMIP5 и CMIP6, чтобы по картам температуры поверхности предсказывать, насколько эффективно планета теряет тепло. Потом эту нейросеть применили к семи наборам наблюдений, включая реанализы ERA5, JRA-3Q, MERRA-2 и реконструкции температуры от Berkeley Earth, HadCRUT5, NOAAGlobalTemp, DCENT-I. Результат оказался тревожным: обратная связь ослабла.
Это всё равно что радиатор стал хуже отдавать тепло: при том же нагреве планета теперь сбрасывает меньше энергии, и лишнее тепло накапливается. Ослабление не связано значимо с Эль-Ниньо или Тихоокеанской декадной осцилляцией — то есть это не просто естественные колебания. Главным виновником оказалось потепление в субтропической северо-восточной части Тихого океана. С помощью метода SHAP учёные вычислили, что этот регион внёс около 30% в общее ослабление, и подтвердили это в целевых экспериментах с моделью E3SMv2.
Теперь у климатологов появился инструмент, который позволяет следить за стабильностью климата почти в реальном времени, не дожидаясь новых модельных расчётов. Раньше было неясно, как изменилась обратная связь после 2014 года, а теперь видно: климат стал менее устойчивым. Это важно для уточнения прогнозов будущего потепления и для систем раннего предупреждения о климатических сдвигах.
Тот самый радиатор из начала теперь работает хуже, и мы начинаем понимать, где именно забилась пыль. Следующий шаг — добавить в нейросеть данные о морском льде и проверить, как на результат влияет температура суши. Но уже сейчас ясно: планета стала хуже отдавать тепло, и это меняет наши представления о том, насколько быстро будет теплеть дальше.
Нейросеть, обученная только на температуре поверхности, смогла объяснить более 80% изменений радиационного отклика, хотя не видела ни облаков, ни льда, ни состава атмосферы.