Тропический Тихий океан иногда становится теплее обычного у берегов Перу, и это называют Эль-Ниньо. Иногда он, наоборот, остывает, и наступает Ла-Нинья. Эти состояния могут длиться месяцами, а потом внезапно сменяться. Почему так происходит, долго не могли понять: одни говорили, что это случайность, другие — что в системе есть свой ритм.
Новая работа показывает, что атмосфера над океаном похожа на неровную поверхность с двумя ямками. В одной ямке воздух циркулирует так, что океан нагревается, — это Эль-Ниньо. В другой — так, что океан остывает, — это Ла-Нинья. Между ямками есть бугор, через который системе трудно перебраться. Но температура воды меняет высоту бугра: когда вода теплеет, бугор становится ниже, и переход облегчается. Когда вода остывает, бугор растет, и система застревает.
Ученые построили математическую модель и показали, что при реальных условиях действительно есть две ямки. Это объясняет, почему Эль-Ниньо и Ла-Нинья появляются нерегулярно, хотя сам переход предсказуем. Теперь можно думать о том, как предсказывать эти явления, оценивая, в какой ямке находится система и насколько она близка к бугру.
Название «Эль-Ниньо» (по-испански «младенец») возникло у перуанских рыбаков, которые заметили, что теплое течение иногда появляется у берегов в рождественский сезон. Явление известно с XIX века, но его глобальная значимость была осознана лишь в конце XX века.
Идея метастабильных состояний и внезапных переходов между ними напоминает концепцию «климатических порогов» из научной фантастики, например, в романе Кима Стэнли Робинсона «Сорок знаков дождя», где резкие изменения климата происходят при пересечении критических точек.