Каждые несколько лет вода в Тихом океане становится теплее обычного, и в одних странах начинаются наводнения, а в других засухи. Это Эль-Ниньо — явление, которое повторяется нерегулярно, раз в 3–7 лет. Учёные хотят его предсказывать, но сложные модели океана и атмосферы требуют огромных компьютеров. Простые модели с парой уравнений были бы удобнее, но раньше их придумывали на глазок. Теперь исследователи показали, как получить такие простые модели из сложной системы строго, без догадок.
В сложной модели океан и атмосфера связаны между собой, а случайные порывы ветра добавляют шум. Учёные нашли особые направления, вдоль которых система колеблется независимо, — это как найти главные оси в танце. Оказалось, что два таких направления с периодом около 4.6 года объясняют почти всё. Проецируя шум на эти направления, получают два простых уравнения. Эти уравнения воспроизводят и частоту Эль-Ниньо, и его силу, и даже редкие, но сильные события. Корреляция с реальными наблюдениями выше 0.85.
Раньше простые модели были как наброски от руки, а теперь они выведены из полной картины. Это значит, что мы лучше понимаем, почему Эль-Ниньо ведёт себя так, а не иначе. Полученные модели можно использовать для быстрого прогноза и для тестирования новых идей в более сложных климатических моделях. Так из хаоса рождается порядок, а из симфонии — простая мелодия.
Фазовый сдвиг между температурой поверхности океана на востоке и глубиной термоклина на западе составляет 122 градуса, а не 90, как можно было бы ожидать для простого гармонического осциллятора. Эта деталь важна для правильного воспроизведения временной задержки в запаздывающем осцилляторе.