Les courants océaniques s'entrelacent comme une toile collante : chaque perturbation laisse une trace qui ne disparaît pas instantanément. Les climatologues ont l'habitude de considérer les secousses aléatoires dans cette toile comme invisibles et sans mémoire, mais une nouvelle étude montre que le bruit a une mémoire, et celle-ci renforce les liens entre des nœuds éloignés.
L'auteur a construit un modèle inverse linéaire dans lequel la perturbation aléatoire peut être un bruit blanc sans mémoire ou un bruit coloré avec un temps de corrélation caractéristique. Au lieu de calculer directement les dérivées, comme dans la méthode de Liang, la dynamique est extraite en minimisant la différence entre la fonction de corrélation observée et la fonction théorique. Pour le bruit blanc, on minimise la norme de la différence sur une fenêtre de quatre mois ; pour le bruit coloré, on ajuste en plus le temps de mémoire. L'approximation initiale est obtenue à partir du logarithme matriciel de la fonction de corrélation à différents décalages. Ensuite, on calcule le flux d'information entre les variables à l'aide de la formule de Liang-Kleeman, qui sert de mesure de la causalité.
La méthode a été appliquée aux données de température de surface de l'océan Pacifique et à l'indice du dipôle de l'océan Indien pour la période 1958–2010. Toutes les approches montrent une causalité mutuelle mais asymétrique : le Pacifique stabilise le dipôle, tandis que le dipôle excite le Pacifique. La carte des flux d'information rappelle la structure d'El Niño. La prise en compte du bruit coloré donne des flux plus forts, en particulier dans la région Niño 3. La mémoire du bruit y atteint deux mois, soit cinquante pour cent de plus que dans le reste de l'océan. Les autocorrélations observées sont concaves à l'origine, ce qui confirme la présence de mémoire dans le bruit.
Ce travail applique pour la première fois un modèle inverse linéaire avec bruit coloré à un problème de causalité climatique et sépare explicitement la contribution de la dynamique de celle des corrélations. Il ne s'agit pas simplement d'un raffinement de la méthode de Liang, mais d'une image fondamentalement plus complète : la mémoire des perturbations aléatoires modifie les relations causales. Cette méthode pourrait améliorer les prévisions d'El Niño et du dipôle de l'océan Indien, ce qui est important pour l'agriculture, les ressources en eau et l'économie des pays dépendants de ces phénomènes. Elle est également applicable dans d'autres domaines où le bruit a une mémoire, comme la finance ou les neurosciences.
La toile collante des connexions océaniques s'avère encore plus tenace qu'on ne le pensait : une perturbation qui atteint le nœud Niño 3 y reste plus longtemps qu'un cycle saisonnier. La mémoire du bruit, comme un fil visqueux, étire l'influence d'El Niño sur le dipôle de l'océan Indien et vice versa. Désormais, les climatologues peuvent voir où la toile ne se déchire pas, mais se détend à peine sous le poids du hasard.
La mémoire du bruit dans la région Niño 3 dépasse deux mois, c'est-à-dire qu'une perturbation aléatoire de l'océan se « souvient » d'elle-même plus longtemps que ne dure un cycle saisonnier moyen.