Imaginez un pendule suspendu dans une pièce où circulent des courants d'air. Parfois une rafale le pousse plus fort, parfois plus faiblement. Si le pendule est peu amorti, il oscille longtemps et régulièrement. Mais si le frottement est important, chaque impulsion s'estompe rapidement et le mouvement devient saccadé : tantôt un brusque élan, tantôt une longue oscillation lente. C'est exactement ainsi que se comporte la région tropicale de l'océan Pacifique lorsque la chaleur d'El Niño laisse place au froid de La Niña.
Pendant longtemps, les climatologues ont débattu pour savoir quel type de pendule décrit le mieux ce phénomène : un pendule auto-entretenu, qui oscille sans impulsions extérieures, ou un pendule amorti, qui nécessite des rafales constantes. La réponse est cruciale pour les prévisions : la manière dont l'océan passe d'une phase à l'autre détermine quand il faut s'attendre à des sécheresses ou à des inondations. Les auteurs de la nouvelle étude n'ont pas cherché à ajuster le modèle aux données comme on le faisait auparavant. Ils ont passé en revue des milliers de combinaisons de paramètres et ont exécuté chacune dans une simulation informatique de 30 000 ans.
Il s'est avéré que le pendule auto-entretenu ne convient pas : il produit une distribution des températures trop « plate », sans pics marqués. En revanche, un pendule fortement amorti, qui perd presque toute son énergie en 20 mois, reproduit tout ce qu'il faut. Il est animé par des rafales de vent aléatoires, et ces rafales s'intensifient lorsque l'océan est déjà chaud. C'est comme si le courant d'air soufflait plus fort précisément au moment où le pendule est dévié d'un côté.
Mais le frottement et les secousses aléatoires ne suffisent pas. Pour que le pendule se comporte comme un véritable océan, il faut deux petits « biais ». L'un rend la phase chaude plus courte mais plus intense, et la phase froide plus longue mais plus faible. Le second agit comme un ressort qui, après un grand élan, ramène lentement le pendule en arrière, le retenant dans la phase froide. C'est ce deuxième biais qui a longtemps été négligé ; sans lui, le modèle ne pouvait pas expliquer pourquoi La Niña dure parfois deux années consécutives.
Au final, on obtient un modèle simple qui reproduit pour la première fois toutes les principales bizarreries d'El Niño et de La Niña : leur intensité différente, leur durée différente, et même la fréquence à laquelle une phase succède à l'autre. Ce modèle peut désormais servir de référence pour tester des modèles climatiques plus complexes. Si un grand modèle ne reproduit pas le comportement du pendule simple, c'est qu'il y a un problème dans sa description de l'océan.
Le pendule dans une pièce avec des courants d'air s'est révélé être une métaphore étonnamment précise pour un phénomène climatique qui affecte la météo dans le monde entier. Et maintenant, lorsqu'une rafale de vent l'anime trop fortement, nous comprenons mieux à quoi nous attendre pour la saison suivante.
Au cours des 50 dernières années, on a observé seulement une dizaine d'El Niño forts, alors que dans les expériences numériques de cette étude, environ 5000 ont été générés sur 30 000 années de modèle.