На длинной верёвке, привязанной к потолку, висят три маятника. Один качается быстро, другой медленно, третий то замирает, то срывается. Но верёвка общая, поэтому каждый рывок одного отдаётся в движении остальных. Примерно так устроен климат тропической части Тихого океана: быстрые порывы ветра, межгодовой цикл Эль-Ниньо и медленные изменения фоновой циркуляции связаны в единую систему.

Эль-Ниньо — это тёплое пятно на поверхности океана, которое раз в несколько лет меняет погоду по всей планете. Но пятно не всегда появляется в одном месте. С 1980 по 2000 год аномалии температуры концентрировались у берегов Южной Америки, а после 2000 года сместились к центру Тихого океана. Учёные называют это разнообразием Эль-Ниньо: восточный тип, центральный тип и смешанные варианты. Каждый тип по-своему влияет на дожди в Индонезии, засухи в Австралии и ураганы в Атлантике.

Авторы построили модель, которая объединяет три временных масштаба. Первый — быстрые порывы ветра, которые длятся недели и действуют как случайные толчки. Их сила зависит от текущей температуры океана: чем теплее вода, тем сильнее могут быть порывы. Второй — сам цикл Эль-Ниньо, который развивается год-два. Третий — медленные изменения фоновой циркуляции Уокера, которые длятся десятилетия и определяют, какой тип Эль-Ниньо вероятнее в данный период. Всё это связано, как маятники на общей верёвке.

Модель прогнали на 3500 лет виртуального времени и сравнили с 70 годами реальных наблюдений. Она воспроизвела не только средние характеристики, но и форму распределений температуры поверхности океана. В восточной части Тихого океана аномалии чаще бывают сильными положительными, чем сильными отрицательными — это называется положительной асимметрией. В центральной части наоборот: сильные отрицательные аномалии встречаются чаще. Модель уловила эту тонкость, которую часто упускают более сложные климатические модели.

Раньше было непонятно, как медленные изменения фоновой циркуляции управляют переключением между восточным и центральным типами. Теперь ясно: декадные сдвиги в циркуляции Уокера меняют силу обратной связи, и система переходит от одного режима к другому. А случайные порывы ветра, сила которых зависит от температуры, порождают экстремальные события. Кубическое демпфирование в центре Тихого океана, добавленное в модель, подавляет сильные центральные аномалии и создаёт наблюдаемую отрицательную асимметрию.

Три маятника на общей верёвке — это не просто аналогия. Это рабочая схема, которая позволяет предсказывать, какой тип Эль-Ниньо придёт следующим, и оценивать риски засух, наводнений и ураганов. Модель можно использовать для статистического прогноза и для проверки того, как изменение климата повлияет на частоту экстремальных событий. Веревка натянута, маятники движутся — теперь мы лучше понимаем их общий ритм.