[논문 리뷰] Climate network and complexity based ENSO forecast for 2026

Josef Ludescher, Jun Meng외 3명|IIASA PURE (International Institute of Applied Systems Analysis)|2026. 02. 16.

Climate variability and models인용 수 0

한 줄 요약

본 논문은 기후 네트워크 접근법과 System Sample Entropy (SysSampEn) 복잡도 방법을 결합하여 2026년 ENSO를 예측한다. 두 방법은 차이가 있으며, 전반적으로 중립적 ENSO 이벤트가 더 가능성이 높고, 발생할 경우엔 약한 El Niño일 가능성이 크며, ERA5 데이터와 동부태평양 El Niño를 선호하는 유형 예측으로 뒷받침된다.

ABSTRACT

The El Niño Southern Oscillation (ENSO) is the dominant driver of interannual global climate variability and can lead to extreme weather events such as droughts or flooding. Recently, we have developed several statistical approaches for early ENSO forecasting, in particular, its El Niño phase. The climate network-based approach allows forecasting the onset of an El Niño event or its absence about 1 year ahead [1]. The complexity-based approach allows additionally to forecast the magnitude of an upcoming El Niño event in the calendar year before the onset [2]. Additionally, we have developed methods for forecasting the type (Eastern Pacific or Central Pacific) of an El Niño [3] and for probabilistic forecasting of La Niña and neutral events [4], also by the end of the calendar year before the event. Here we present the forecasts of these methods for 2026. The climate network and the complexity-based approach do not provide concurring signals for this year. The combined forecast indicates that a neutral event is more likely than an El Niño. If an El Niño develops in 2026, the complexity-based approach predicts a weaker event with a magnitude of $0.84\pm0.36$°C.

연구 동기 및 목표

• 조기 ENSO 예측의 동기 부여 및 글로벌 기후 영향과 완화 유용성.
• El Niño 발현 여부를 한 달력 연도 앞서 기후 네트워크 기반으로 예측.
• 이전 해의 El Niño 규모 및 발현 여부를 SysSampEn 기반으로 예측.
• La Niña/중립 결과에 대한 El Niño 유형 및 확률 예측.
• 데이터 선택(NCEP/NCAR 및 ERA5)을 논의하고 결합 예측을 공식 CPC 예측과 비교.

제안 방법

• Climate network approach: Niño3.4 지역과 다른 열대 태평양 노드 간 교차상관으로 평균 연결 강도 S(t)를 계산하여 다음 해의 El Niño 발현 여부를 예측; 임계값 교차가 알람을 트리거한다.
• SysSampEn approach: Niño3.4에서 ERA5 일일 지표상 근접온도에서 System Sample Entropy를 계산; y-1 SysSampEn을 y년의 El Niño 규모와 선형 회귀로 연결한다.
• Use version (ii) of the network algorithm, requiring ONI < 0.5°C for the rest of the year to count alarms; thresholds learned 1950–1980.
• Forecast El Niño type using ΔT_WP-CP index (EP vs CP) to interpret likelihood of type if onset occurs.
• Combine forecasts with Laplace’s rule of succession to quantify joint probabilities and compare with NOAA CPC forecast.
• Apply ERA5-based network checks to compare with NCEP-based results and discuss partial crossing interpretations.]
• research_questions:[
• What is the predicted magnitude of an El Niño in 2026 if it occurs, and how certain is that magnitude?
• What is the predicted El Niño type (Eastern Pacific vs Central Pacific) for 2026 if onset occurs?
• What are the probabilities for La Niña and neutral outcomes in boreal winter 2026/27 when El Niño does not occur?
• How do ERA5-based forecasts compare with NCEP-based forecasts and with official CPC forecasts?

실험 결과

연구 질문

• RQ1 2026년 El Niño 발현의 예측 확률은 기후 네트워크 및 SysSampEn 방법에 따라 어떻게 되는가?
• RQ2 발현이 발생할 경우 2026년 El Niño의 예상 규모는 무엇이며 그 크기의 불확실성은 얼마나 되는가?
• RQ3 2026년 발현이 발생하면 El Niño 유형(Eastern Pacific 대 Central Pacific)은 무엇으로 예측되는가?
• RQ4 El Niño가 발생하지 않는 경우 2026/27년 겨울철 La Niña 및 중립의 확률은 각각 얼마나 되는가?
• RQ5 ERA5 기반 예측은 NCEP 기반 예측 및 공식 CPC 예측과 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 기후 네트워크 접근법은 2026년에 El Niño가 발생하지 않을 확률이 91.4%로 예측된다(발현 부재).
• SysSampEn 복잡도 방법은 2026년에 약한 El Niño를 0.84 ± 0.36°C의 규모로 예측하고 발현 확률은 71.4%이다.
• Laplace’s rule of succession을 이용한 결합 해석은 과거의 수렴 차이로 인해 2026년 El Niño 발현 확률을 37.5%로 제시한다.
• ERA5 기반 결과는 SysSampEn 예측과 더 잘 맞는 경향이 있으며, 발생 시 약한 El Niño를 시사한다; ERA 데이터는 NCEP 기반 결과보다 El Niño 확률이 더 높게 나타난다.
• El Niño 발현이 발생하면 EP(Eastern Pacific) 유형이 ΔT_WP-CP 및 관련 지표에 의해 약 76.9%의 확률로 우세하게 예측된다.
• El Niño가 발생하지 않는 해의 연간 ONI 관계 예측은 La Niña 확률을 29.1%, 중립 확률을 70.9%로 제시하며, 이는 El Niño가 없음을 조건으로 한다.