В 1997 году Тихий океан у берегов Перу прогрелся так, что рыба ушла, а ливни обрушились на пустыню. Это Эль-Ниньо — тёплое течение, которое раз в несколько лет меняет погоду по всей планете. Предсказать его приход за полгода уже удаётся, но заглянуть дальше — всё равно что угадать маршрут корабля по одной точке на карте.
Однако у климатической системы есть своя карта — аттрактор. Так называют форму, которую вычерчивает траектория системы в пространстве состояний, если отложить по осям не время, а сами величины: давление, температуру, скорость ветра. Для Эль-Ниньо такой картой стал индекс Южного колебания (SOI) — разница давления между Таити и Дарвином, которую записывают каждый месяц с 1866 года. Каждое событие Эль-Ниньо оставляет на этой карте свою петлю, похожую на след от корабля.
Учёные разложили 135 лет записей на девять слоёв — от быстрых внутрисезонных колебаний до медленного тренда — и построили девятимерное пространство. Затем для события 1997–1998 годов взяли его начальную точку и стали искать в прошлом похожие точки. Нашлись три: 1911, 1972–1973 и 1982–1983 годы. Если сдвинуть их траектории к началу события и усреднить, получится прогноз. Ошибка на два года вперёд оказалась меньше половины стандартного отклонения всего сигнала, а на четыре года — не больше 0.37. Это значит, что по карте прошлого можно было заранее увидеть контуры будущего.
Но карта работает не всегда. Для события 1982–1983 годов подходящей петли в прошлом не нашлось, и прогноз остался неточным. Возможно, это редкое состояние аттрактора, которое за 135 лет наблюдений не повторилось. Тем не менее для большинства событий XX века метод даёт средний прогноз на два–четыре года вперёд, и это впервые показано для экстремального Эль-Ниньо 1997–1998 годов, которое обычно предсказывалось плохо.
Раньше считалось, что заглянуть за полгода почти невозможно: слишком много шума в данных. Теперь видно, что в самом индексе SOI закодирована нелинейная информация, достаточная для прогноза на годы. Метод не требует сложных моделей — только вейвлетное разложение и поиск похожих орбит. Его можно применить к другим климатическим рядам, чтобы проверить, сохранится ли предсказуемость за пределами XX века. Карта прошлого, если научиться её читать, показывает дорогу в будущее.
Эль-Ниньо 1997–1998 годов было настолько сильным, что его называют «климатическим событием века»: оно вызвало засухи в Индонезии и Австралии, наводнения в Перу и Калифорнии и, по оценкам, привело к гибели более 20 000 человек.
В романе Кима Стэнли Робинсона «Сорок знаков дождя» климатологи пытаются предсказать резкие изменения океанских течений, а в фильме «Послезавтра» внезапный сдвиг климата начинается с аномалий в Тихом океане — тема долгосрочного прогноза таких событий остаётся фантастически сложной.