في عام 1997، ارتفعت حرارة المحيط الهادئ لدرجة أن الشعاب المرجانية ابيضت من إندونيسيا إلى جزر غالاباغوس، واجتاحت الفيضانات والجفاف خمس قارات. هذه الأحداث، التي يسميها علماء المناخ بالنينيو المتطرفة، تحدث مرة كل بضعة عقود، ولكي نفهم مدى تكرارها في المستقبل، نحتاج إلى آلاف السنين من الملاحظات. المحاكاة المباشرة للمناخ على مدى هذه الفترات تتطلب قدرات حسابية تعادل توقع الطقس لمئة ألف سنة قادمة. يقترح مؤلفو الدراسة الجديدة طريقًا بديلًا: بدلًا من انتظار الحدث النادر، نقوم باستنساخ مساراته، مثلما يستنسخ البستاني صنفًا نادرًا بالعقل.

يعمل خوارزم TEAMS (Transition-Enhanced Adaptive Multilevel Splitting) مثل مُربٍّ. نأخذ مجموعة من 16 محاكاة قصيرة، طول كل منها 25 سنة، وفي كل خطوة نختار فقط ربع المسارات ذات أعلى قمم حرارة في شرق المحيط الهادئ. من هؤلاء «الآباء» نولد «أبناء» مع اضطراب عشوائي صغير في درجة حرارة سطح المحيط (بسعة 0.1 درجة مئوية) قبل 7.5 سنوات من عبور العتبة. تتكرر العملية 50 مرة، والتكلفة الإجمالية لجميع التشغيلات تبلغ 100,000 سنة نموذجية، أي أقل بخمس مرات من المحاكاة المباشرة المرجعية التي يبلغ طولها 500,000 سنة.

أظهرت المقارنة مع المرجع أن TEAMS يعيد إنتاج تقديرات زمن العودة للنينيو المتطرفة حتى 60,000 سنة. توزيع الحدود القصوى الكتلية، الموزون باحتمالات التفرع، طابق المرجع جيدًا، خاصة في الذيل حيث تتركز أقوى الأحداث. ومن المثير للاهتمام أن عتبة الحرارة نمت بسرعة في الأجيال الأولى، ثم استقرت عند حوالي 4.2 درجة مئوية، مما يشير إلى حدود داخلية محتملة للتطرف في النموذج. بلغ معدل نجاح توليد أبناء يتجاوزون العتبة حوالي 77%، وأظهر تحليل المسارات أن اضطرابًا صغيرًا قد يسبب أولًا ظاهرة النينيا، ثم يعزز النينيو اللاحقة من خلال نمو غير طبيعي للاضطرابات.

قبل هذه الدراسة، لم يكن واضحًا ما إذا كان يمكن الحصول على إحصاءات النينيو المتطرفة دون محاكاة طويلة بشكل باهظ. الآن تبيّن أن الخوارزم يعيد إنتاج التوزيع وأزمنة العودة في نموذج Zebiak-Cane بتكلفة أقل بخمس مرات من المرجع. الطريقة التي تحقق ذلك بسيطة وأنيقة: تفرع المسارات مع اضطرابات صغيرة يولد أبناءً يصلون إلى العتبات المتطرفة في كثير من الأحيان، والأوزان الاحتمالية تصحح انحياز العينة. يمكن نقل الطريقة إلى نماذج المناخ العالمية المكلفة لتقييم مخاطر النينيو النادرة اليوم.

استنساخ العاصفة من مسار واحد، الذي بدأ بالعقل في عام 1997، يعطي الآن عائلة كاملة من الأحداث المتطرفة جاهزة للتحليل الإحصائي. بدلًا من انتظار أن يطرق الضيف النادر الباب، تعلمنا دعوته مئات المرات وتسجيل كل زيارة.