Когда вы едете на велосипеде, колёса крутятся, и вы это видите. У климата тоже есть вращение, только его нельзя увидеть глазами: оно происходит в мире чисел, где каждое состояние погоды — это точка. Учёные нашли способ измерить это вращение, как будто приделали к климату спидометр. Вероятностный угловой момент — так называется новый инструмент, который показывает, насколько быстро и в какую сторону климат «крутится» между разными состояниями.
Эль-Ниньо — это тёплое течение, которое приходит раз в несколько лет и меняет погоду по всему миру. За ним следят по двум числам: температуре воды в океане и глубине, где вода тёплая. Если нарисовать эти два числа на плоскости, получится точка, которая со временем движется. И это движение не случайное: точка ходит по кругу, как стрелка часов. Новый инструмент как раз и измеряет, насколько сильно она крутится.
Учёные взяли данные по Эль-Ниньо за 56 лет и по другому климатическому циклу, который живёт несколько недель. Для каждого дня они посчитали маленький поворот точки на плоскости. Потом сложили все повороты и увидели, что распределение несимметрично: чаще всего поворота нет, но иногда он резко появляется в одну сторону. Это как если бы спидометр обычно показывал ноль, но иногда стрелка дёргалась вправо.
Раньше было непонятно, как найти такое вращение в реальных данных. Теперь инструмент есть, и его можно использовать для проверки климатических моделей. Если модель не показывает вращения, значит, она что-то упускает. А ещё этот же приём можно применить к другим системам, которые постоянно получают и отдают энергию, например к живым организмам.
Вероятностный угловой момент имеет те же единицы, что и коэффициент диффузии: квадрат длины, делённый на время. Для Эль-Ниньо с его индексами температуры (°C) и глубины (см) единицы получаются экзотическими: °C·см/месяц.
Идея о том, что климатические осцилляции являются проявлением скрытых вращений в абстрактном пространстве, перекликается с романом Айзека Азимова «Конец Вечности», где изменения реальности описываются как петли в многомерном пространстве состояний.