Каждую осень, когда Северное полушарие приближается к зиме, Джуда Коэн начинает собирать воедино сложную атмосферную головоломку. Коэн, учёный-исследователь в области гражданской и экологической инженерии Массачусетского технологического института (MIT), десятилетиями изучает, как условия в Арктике определяют характер зимней погоды в Европе, Азии и Северной Америке.
Его исследования начались ещё во время постдокторской работы с профессором Дарой Энтехаби из Фонда Bacardi и Стокгольмского водного фонда, где они изучали снежный покров в сибирском регионе и его связь с прогнозированием зимы.
Взгляд в будущее: зима 2025–2026 годов
Прогноз Коэна на зиму 2025–2026 годов подчёркивает сезон, характеризующийся индикаторами, поступающими из Арктики, с использованием инструментов искусственного интеллекта нового поколения, которые помогают сформировать полную атмосферную картину.
Выход за рамки привычных факторов климата
Прогнозы на зиму во многом зависят от диагностики Эль-Ниньо – Южного колебания (ЭНЮК), которая отражает состояние тропической части Тихого океана и атмосферы и влияет на погоду во всём мире. Однако Коэн отмечает, что в этом году ЭНЮК относительно слаб.
«Когда ЭНЮК слаб, климатические индикаторы из Арктики становятся особенно важными», — говорит Коэн.
Коэн отслеживает высокоширотные диагностические данные в своём субсезонном прогнозировании, такие как октябрьский снежный покров в Сибири, изменения температуры в начале сезона, площадь арктического морского льда и стабильность полярного вихря. «Эти индикаторы могут рассказать удивительно подробную историю о предстоящей зиме», — говорит он.
Одним из наиболее последовательных предикторов данных Коэна является погода в Сибири в октябре. В этом году, когда в Северном полушарии наблюдался необычно тёплый октябрь, в Сибири было холоднее обычного с ранним выпадением снега. «Холодные температуры в сочетании с ранним снежным покровом, как правило, усиливают формирование холодных воздушных масс, которые впоследствии могут проникнуть в Европу и Северную Америку», — говорит Коэн, — погодные условия, которые исторически связаны с более частыми похолоданиями позже зимой.
Высокие температуры океана в Баренцевом и Карском морях, а также «восточная» фаза квазидвухлетней осцилляции также указывают на потенциально более слабый полярный вихрь в начале зимы. Когда это возмущение сочетается с поверхностными условиями в декабре, это приводит к более низким, чем обычно, температурам в некоторых частях Евразии и Северной Америки в начале сезона.
Субсезонное прогнозирование с помощью ИИ
Хотя модели погоды на основе ИИ добились впечатляющих успехов в краткосрочных прогнозах (от одного до 10 дней), эти достижения пока не применяются к более длительным периодам. Субсезонное прогнозирование, охватывающее период от двух до шести недель, остаётся одной из самых сложных задач в этой области.
Именно поэтому этот год может стать поворотным моментом для субсезонного прогнозирования погоды. Команда исследователей, работающих с Коэном, заняла первое место в осеннем сезоне в конкурсе по субсезонному прогнозированию AI WeatherQuest 2025 года, проводимом Европейским центром среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF).
Выигрышная модель объединила машинное обучение с распознаванием закономерностей и теми же арктическими диагностическими данными, которые Коэн совершенствовал десятилетиями. Система продемонстрировала значительный прогресс в многонедельном прогнозировании, превзойдя ведущие модели ИИ и статистические базовые показатели.
«Если такой уровень производительности сохранится в течение нескольких сезонов, это может стать реальным шагом вперёд для субсезонного прогнозирования», — говорит Коэн.
Модель также обнаружила потенциальный всплеск холода в середине декабря на восточном побережье США гораздо раньше, чем обычно, за несколько недель до того, как такие сигналы обычно возникают. Прогноз был широко освещён в СМИ в режиме реального времени. Если он подтвердится, объясняет Коэн, это покажет, как сочетание арктических индикаторов с ИИ может продлить время упреждения для прогнозирования погодных явлений.
«Оповещение о потенциальном экстремальном событии за три-четыре недели заранее станет переломным моментом, — добавляет он. — Это даст коммунальным службам, транспортным системам и государственным учреждениям больше времени на подготовку».
Что может принести эта зима
Модель Коэна показывает более высокую вероятность более холодных, чем обычно, условий в некоторых частях Евразии и центральной Северной Америки позже зимой, причём самые сильные аномалии вероятны в середине сезона.
«Мы ещё в начале пути, и модели могут меняться», — говорит Коэн. «Но предпосылки для более холодной зимней модели уже есть».
По мере ускорения потепления в Арктике его влияние на зимнюю погоду становится всё более очевидным, что делает всё более важным понимание этих связей для планирования использования энергии, транспорта и общественной безопасности. Работа Коэна показывает, что Арктика обладает неиспользованным потенциалом субсезонного прогнозирования, и ИИ может помочь раскрыть его для временных рамок, которые долгое время были сложными для традиционных моделей.
В ноябре имя Коэна даже появилось в кроссворде The Washington Post — небольшой признак того, насколько широко его исследования вошли в общественные дискуссии о зимней погоде.
«Для меня Арктика всегда была местом, за которым нужно следить, — говорит он. — Теперь ИИ даёт нам новые способы интерпретации его сигналов».
Коэн продолжит обновлять свои прогнозы в течение сезона в своём блоге.
1. Какие факторы, помимо Эль-Ниньо – Южного колебания (ЭНЮК), влияют на зимнюю погоду в Северном полушарии, согласно статье?
Ответ: на зимнюю погоду в Северном полушарии влияют такие факторы, как снежный покров в Сибири, изменения температуры в начале сезона, площадь арктического морского льда, стабильность полярного вихря и другие высокоширотные диагностические данные.
2. Какие достижения в области субсезонного прогнозирования с помощью ИИ описаны в статье?
Ответ: в статье описано, что команда исследователей, работающих с Коэном, заняла первое место в конкурсе по субсезонному прогнозированию AI WeatherQuest 2025 года. Выигрышная модель объединила машинное обучение с распознаванием закономерностей и арктическими диагностическими данными. Система продемонстрировала значительный прогресс в многонедельном прогнозировании, превзойдя ведущие модели ИИ и статистические базовые показатели.
3. Какие потенциальные преимущества может принести использование ИИ для субсезонного прогнозирования погоды, согласно статье?
Ответ: использование ИИ для субсезонного прогнозирования погоды может привести к более точному и своевременному оповещению о потенциальных экстремальных погодных явлениях. Это даст коммунальным службам, транспортным системам и государственным учреждениям больше времени на подготовку.
4. Какие выводы можно сделать из статьи о влиянии Арктики на зимнюю погоду в Северном полушарии?
Ответ: из статьи можно сделать вывод, что Арктика оказывает значительное влияние на зимнюю погоду в Северном полушарии. Условия в Арктике определяют характер зимней погоды в Европе, Азии и Северной Америке. Понимание этих связей важно для планирования использования энергии, транспорта и общественной безопасности.
5. Какие перспективы для субсезонного прогнозирования открывает использование ИИ, согласно статье?
Ответ: согласно статье, использование ИИ для субсезонного прогнозирования открывает перспективы для более точного и своевременного оповещения о потенциальных экстремальных погодных явлениях. Это может стать реальным шагом вперёд для субсезонного прогнозирования и продлить время упреждения для прогнозирования погодных явлений.