Коррекция систематических ошибок моделей для надежного прогнозирования изменения частоты экстремальных Эль-Ниньо

Прогноз изменения частоты экстремальных событий Эль-Ниньо в более теплом будущем климате критически важен для социально-экономической деятельности, здравоохранения, стратегических решений, управления экосистемами и смягчения последствий стихийных бедствий во многих регионах мира. Однако долгосрочные систематические ошибки в моделях CMIP5 затрудняют получение надежных прогнозов, несмотря на значительное развитие численного моделирования.

Исследовательская группа под руководством профессора Луо обнаружила, что модели, которые воспроизводят вековой тренд к усилению восточных ветров (easterly trend) в тропической части Тихого океана в XX веке, прогнозируют слабый рост или даже снижение частоты экстремальных Эль-Ниньо в XXI веке. Поскольку этот тренд систематически недооценивается во всех моделях CMIP5 по сравнению с историческими данными, возникает вопрос: не приводит ли эта общая ошибка к завышению прогнозируемой частоты экстремальных Эль-Ниньо в исходных проекциях моделей?

Ученые установили, что изменение частоты экстремальных Эль-Ниньо, определяемой по общей конвекции в восточной экваториальной части Тихого океана (регион Niño3), в основном определяется изменением среднего состояния конвекции в этом регионе. Это изменение, в свою очередь, жестко контролируется изменением градиента температуры поверхности океана (SST) «восток-запад», который определяет циркуляцию Уокера. Таким образом, прогноз частоты экстремальных Эль-Ниньо сводится к прогнозу изменения этого градиента SST.

Проанализировав влияние 13 общих систематических ошибок моделей CMIP5 при моделировании тропического климата прошлого века, авторы пришли к выводу, что изменение градиента SST «восток-запад» в будущем было существенно переоценено в исходных прогнозах. В отличие от первоначального прогноза моделей о «Эль-Ниньо-подобном» потеплении (более сильном на востоке), скорректированные данные показывают «Ла-Нинья-подобное» потепление — с максимальным ростом температуры в западной тропической части Тихого океана, усилением пассатов и подавлением конвекции на востоке.

Поскольку изменение частоты экстремальных Эль-Ниньо определяется изменением средних состояний, коррекция влияния общих ошибок моделей на эти средние состояния привела исследователей к новому выводу: частота экстремальных событий Эль-Ниньо в будущем останется практически неизменной.

Это открытие подчеркивает, что влияние систематических ошибок моделей может быть настолько велико, что меняет исходный прогноз изменения средних климатических состояний в тропической части Тихого океана и, как следствие, прогноз частоты экстремальных Эль-Ниньо. Результаты работы указывают на критическую важность коррекции ошибок моделей для получения надежных прогнозов будущих климатических изменений и на необходимость дальнейших усилий по улучшению климатических моделей.