Каждые несколько лет вода у берегов Перу становится теплее обычного. Это явление называют Эль-Ниньо, и оно может изменить погоду на всей планете: где-то засуха, где-то наводнение. Прогнозировать сильное Эль-Ниньо за полгода очень трудно, потому что океан ведёт себя как капризный механизм: мелкие случайные толчки ветра могут направить его в разные стороны.
Учёные построили простую модель океана и добавили в неё случайные порывы ветра. Затем для каждого возможного состояния океана они рассчитали вероятность сильного Эль-Ниньо. Оказалось, что есть области, где вероятность меняется плавно, и прогноз можно давать уверенно. Но есть и такие области, где малейший сдвиг начального состояния меняет вероятность скачком: сегодня 10 процентов, а чуть правее — уже 90. Там прогноз невозможен, даже если мы точно знаем состояние океана.
Это похоже на компас, который в одних местах показывает направление чётко, а в других стрелка дрожит от малейшего дуновения. Раньше было неясно, как оценить, где прогноз надёжен, а где нет. Теперь учёные знают, как находить эти области, и могут применять метод к реальным климатическим моделям, чтобы предупреждать о тепловых волнах и других редких событиях.
Среднее время перехода между режимами в модели может достигать 500 000 безразмерных единиц времени, что соответствует тысячелетиям, при этом распределение времён перехода оказывается экспоненциальным, как у радиоактивного распада.