Le pont entre les rythmes de l'océan et de l'atmosphère ✛ ✎

Original: "A Stochastic Conceptual Model for the Coupled ENSO and MJO"
· Yinling Zhang, Charlotte Moser, Nan Chen
arXiv:2411.05264 · 2024-11-08 · arXiv non-exclusive · analyse indépendante · 2 min
Un modèle simple relie les deux principales oscillations tropicales et reproduit leur statistique.

Le Pacifique tropical respire à deux rythmes. L'un dure plusieurs années : l'eau au large du Pérou se réchauffe puis se refroidit, et les pêcheurs appellent cela El Niño. L'autre rythme est rapide : toutes les six semaines environ, une vague géante de nuages naît au-dessus des eaux chaudes de l'océan Indien et du Pacifique, rampe vers l'est à la vitesse d'un coureur et s'éteint près de l'Amérique du Sud. Ces deux rythmes semblent indépendants, mais en réalité l'un s'ajuste à l'autre.

Jusqu'à présent, les climatologues ne pouvaient pas relier ces deux rythmes dans un même modèle simple. Les simulations informatiques complexes décrivaient soit trop grossièrement les vagues nuageuses rapides, soit donnaient une statistique incorrecte des réchauffements lents. Un groupe de scientifiques a construit un pont : ils ont pris un océan composé de trois bassins communicants et une atmosphère composée de trois ondes d'humidité. Entre les deux, ils ont établi deux canaux de communication. Les vents des vagues nuageuses poussent l'eau, et la chaleur de l'eau nourrit les nuages.

Le modèle calcule vite : deux mille ans de climat sur un ordinateur portable en quelques minutes. Il capture ainsi des événements rares mais importants, comme l'El Niño extrême de 1997–1998, lorsque la température au large du Pérou a grimpé de deux degrés et demi.

Le secret de la précision réside dans le bruit. Dans le climat réel, les rafales de vent aléatoires et les sursauts d'évaporation ne sont pas identiques : leur force dépend de ce qui se passe à ce moment-là. Lorsque l'eau est déjà chaude, les secousses aléatoires accélèrent plus souvent le réchauffement qu'elles ne l'atténuent. Les auteurs ont ajouté un tel « bruit intelligent » au modèle, et la statistique a coïncidé avec les observations : réchauffements modérés et extrêmes, sécheresses pluriannuelles, ancrage saisonnier en hiver.

Désormais, les climatologues disposent d'un bac à sable peu coûteux. On peut y vérifier comment les deux rythmes sont liés sans faire tourner un supercalculateur pendant un mois. On peut générer de longues séries de données pour entraîner les réseaux de neurones qui prédisent la météo une saison à l'avance. Le pont entre les rythmes de l'océan et de l'atmosphère est construit, et on peut déjà y marcher.

Le modèle reproduit l'El Niño extrême de 1997–1998, lorsque la température de surface dans l'est du Pacifique a augmenté de plus de 2,5 degrés Celsius.

Scientifiques
Ludwig BoltzmannHenri PoincaréJohn von NeumannJosiah Willard Gibbs
Notions
Multivariate ENSO Index ENSO Jin-Timmermann model El Niño-Southern Oscillation El Niño index zebiak cane model TAO/TRITON moorings Madden–Julian Oscillation La Niña spring predictability barrier mixed mode oscillations interannual variability equatorial wave propagation NOAA CPC natural variability ERSST ocean-atmosphere coupling Westerly wind burst North Equatorial Countercurrent relative ONI