Температура океана поднималась не как вода в ванне, а как человек по лестнице: два широких шага вверх, а между ними и вокруг них — волны естественных колебаний, которые накатывают и отступают. Первый шаг случился в 1925/26 годах, второй — в 1987/88. Каждый добавлял к средней температуре около 0.28°C в тропиках и 0.36°C в северных средних широтах.
Эти ступени обнаружили, когда к температуре поверхности океана применили простую модель: два фактора — известные колебания (Эль-Ниньо в тропиках, Тихоокеанская декадная осцилляция в северных средних широтах) и ступенчатая функция, которая меняет уровень с -1 до +1 в моменты скачков. Модель объяснила 86% изменчивости в тропиках и 81% в северных средних широтах. То есть большая часть потепления XX века в этих поясах — не плавный тренд, а два резких перехода.
Проверка оказалась строгой: коэффициенты, полученные только по данным 1910–1940 годов, воспроизвели весь последующий ряд вплоть до 2012 года с корреляцией 0.86. Это значит, что найденные связи устойчивы, а не подогнаны под конкретный отрезок.
До работы было неясно, почему потепление шло неравномерно: быстрый рост в начале века, застой в середине и снова рост в конце. Одни объясняли это внешними воздействиями, другие — внутренней изменчивостью. Теперь видно, что значительную часть можно описать как два скачка на фоне обычных колебаний. Никакого плавного тренда не требуется.
Лестница с двумя широкими ступенями — так выглядит потепление XX века. Волны Эль-Ниньо и Тихоокеанской декадной осцилляции продолжают накатывать и отступать, но средний уровень после каждого шага остаётся выше. Следующий шаг, если он случится, модель предскажет только после того, как он произойдёт, но теперь мы знаем, что искать.
Сдвиг 1976/77 года, который часто считают крупнейшим режимным сдвигом XX века, в данной работе не признаётся таковым: он почти полностью объясняется естественной изменчивостью Эль-Ниньо. А вот сдвиг 1987/88 года, наоборот, выделяется именно тем, что его нельзя свести к известным осцилляциям.