Тихий океан у берегов Перу иногда сильно нагревается, и тогда в Австралии наступает засуха, а в Южной Америке — наводнения. Это явление называется Эль-Ниньо. Обычно оно приходит с похожей силой, но иногда океан раскаляется гораздо сильнее, и последствия бывают разрушительными. Учёные долго не могли понять, почему так происходит.
Они построили простую модель, где океан и воздух обмениваются теплом. В этой модели есть медленная часть — глубина тёплого слоя воды, и быстрые части — температуры поверхности. Когда один параметр, который отвечает за перенос тепла вдоль экватора, переходит критическое значение, система резко меняет поведение. Это похоже на маятник, который обычно качается ровно, но иногда срывается с оси и делает огромный взмах. Внутри системы возникает кризис: траектория начинает попадать в новые области, которые раньше были закрыты.
Раньше считалось, что Эль-Ниньо всегда хаотичен, но теперь ясно: редкие гигантские события рождаются по-другому. Поэтому их так трудно предсказать заранее. Это открытие помогает лучше понять, как океан и атмосфера создают экстремальные явления, и может пригодиться для улучшения прогнозов в будущем.
Порог для экстремального события в модели составляет около 25.5°C для температуры поверхности восточной части Тихого океана, что близко к реальным значениям, при которых Эль-Ниньо считается сильным. Временной ряд для статистики генерировался на протяжении $10^{12}$ итераций, что соответствует тысячам лет модельного времени.