Pourquoi le climat oscille sans grincer ✛

Original: "Statistics of stochastic entropy for recorded transitions between ENSO states"

arXiv:2507.10516 · 2025-07-14 · CC BY 4.0 · 1 min

Mécanique statistique Physique atmosphérique et océanique Analyse des données, statistiques et probabilités

Les phases chaudes et froides du Pacifique se succèdent de manière ordinaire, et non comme des catastrophes rares.

La balançoire va et vient. Parfois fort, parfois à peine perceptible. Le Pacifique oscille aussi : l'eau chaude au large du Pérou laisse place à l'eau froide, ce qui change la météo sur la moitié de la planète. La phase chaude s'appelle El Niño, la phase froide, La Niña. Ensemble, ils forment l'ENSO, la balançoire climatique.

Les scientifiques suivent cette balançoire grâce à un seul chiffre : la différence de pression atmosphérique entre l'île de Tahiti et la ville de Darwin en Australie. Ce chiffre est enregistré chaque jour. L'auteur de la nouvelle étude a pris toutes les données de 1991 à 2023 et s'est demandé : à quel point les transitions d'une phase à l'autre sont-elles inhabituelles ? Pour cela, il a comparé la probabilité du chemin direct et celle du chemin inverse. Si le chemin direct est beaucoup plus probable, alors la transition a été brutale et inhabituelle.

Il s'avère que sur 11 transitions, une seule a été proche de l'inhabituel : celle de la forte La Niña de 1999–2000 vers un El Niño modéré de 2002–2003. Toutes les autres sont comme un balancement ordinaire de la balançoire.

Auparavant, on ne savait pas si l'on pouvait mesurer ainsi les transitions climatiques. Maintenant, c'est clair : on le peut, et presque toutes sont ordinaires. Cela signifie que la balançoire climatique oscille sans grincer. Et si une transition s'avérait trop brutale, ce serait un signal que quelque chose change dans le système.

Le graphe entier →

El Niño se traduit littéralement de l'espagnol par « le garçon », et La Niña par « la fille ». Ces noms viennent du fait que le courant chaud au large du Pérou apparaissait souvent autour de Noël, en association avec l'enfant Jésus.

\Delta S(\vec{s}) = -\ln\frac{p(s_{t_f}; \{s_{t_i},\ldots,s_{t_{f-1}}\})}{p(s_{t_i}; \{s_{t_{i+1}},\ldots,s_{t_f}\})}

Logarithme du rapport des probabilités des trajectoires directe et inverse de l'indice SOI

p_t^*(s) = \frac{1}{Z_t^*}\exp\left[\frac{a\beta+2b\alpha^2}{\alpha^2\sqrt{4\alpha^2\gamma^2-\beta^2}}\arctan\left(\frac{\beta+2\alpha^2(s-\Phi(t))}{\sqrt{4\alpha^2\gamma^2-\beta^2}}\right)\right]\left(\gamma^2+\beta(s-\Phi(t))+\alpha^2(s-\Phi(t))^2\right)^{-(1+\frac{a}{2\alpha^2})}

Distribution de probabilité des valeurs du SOI pour un protocole de fond donné

ds = D_1(s,t)\,dt + \sqrt{2D_2(s,t)}\,dW_t

Dynamique du SOI avec dérive et bruit multiplicatif

Scientifiques

Jacob Bekenstein Stephen Hawking Ludwig Boltzmann Rudolf Clausius James Clerk Maxwell Edward Witten

Notions

ENSO El Niño index El Niño-Southern Oscillation Multivariate ENSO Index ERSST spring predictability barrier Southern Oscillation La Niña Jin-Timmermann model recharge oscillator model NOAA CPC interannual variability TAO/TRITON moorings natural variability Warm water volume relative ONI stochastic dynamical system seasonal cycle mixed mode oscillations Westerly wind burst

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