En hiver, l'air au-dessus de nos têtes ne se déplace pas au hasard. Il reste plusieurs jours dans la même position, comme une personne qui demeure dans une pièce avant de passer à une autre. Il y a quatre pièces, chacune avec son propre temps : dans l'une, au-dessus de l'Europe, il fait doux et humide ; dans une autre, au-dessus de la Sibérie, il gèle et le ciel est clair.
Les scientifiques ont rassemblé des données sur les courants d'air de nombreux hivers et ont appliqué une méthode mathématique qui identifie ces pièces et montre à quelle fréquence l'air passe de l'une à l'autre. Il s'avère que les transitions ne sont pas aléatoires : l'air circule généralement en boucle, de la première pièce à la deuxième, puis revient, puis passe à la quatrième et à la troisième. Dans chaque pièce, il reste environ une semaine, mais parfois, surtout dans la troisième, il peut y séjourner un mois entier.
Auparavant, il était difficile de distinguer les états récurrents de l'air qui sont authentiques de ceux qui ne sont que de simples coïncidences. Désormais, nous avons un moyen de trouver les vraies pièces et de prédire les transitions. C'est comme apprendre à lire le plan du labyrinthe où circule l'air hivernal.
Le régime 3, correspondant à la phase négative de l'oscillation nord-atlantique, dure parfois jusqu'à un mois, provoquant des hivers anormalement froids en Europe, comme en 2009–2010.