L'océan bourdonne comme une salle comble : dans un coin, on discute de décennies ; dans un autre, d'années ; dans un troisième, du changement des saisons. Autrefois, pour démêler ces voix, les climatologues utilisaient des filtres qu'ils réglaient eux-mêmes : ils ne laissaient passer que les ondes lentes ou que les rapides. Mais le Pacifique a ses propres règles : une zone d'eau chaude au large du Pérou peut être à la fois une brève poussée et une partie d'une lente réorganisation. En se superposant, ces rythmes déroutent tout schéma linéaire.

Cette nouvelle étude propose une approche différente : un réseau de neurones qui apprend à séparer les sons non pas selon des fréquences prédéfinies, mais selon la structure même du signal. On lui présente 84 ans de cartes mensuelles de température de surface de l'océan, dont on a retiré la tendance et le cycle saisonnier. À l'intérieur du réseau, il n'y a que cinq « récepteurs auditifs », c'est-à-dire des dimensions latentes. Pour qu'ils ne s'écoutent pas les uns les autres, des pénalités sont intégrées à l'apprentissage : si deux récepteurs captent le même rythme, le réseau est pénalisé ; si leurs motifs spatiaux coïncident, il l'est aussi. Au final, chaque récepteur s'accorde sur sa propre voix.

Trois voix se sont détachées nettement. La plus grave, décennale, s'étire sur 10 à 20 ans et ressemble par sa forme à l'oscillation décennale du Pacifique (corrélation de 0.84 en moyenne sur le bassin, et de 0.92 dans le nord du Pacifique). La moyenne, interannuelle, pulse tous les 3 à 7 ans et coïncide presque exactement avec l'indice Niño-3.4 (corrélation de 0.82), qui suit El Niño. La plus aiguë, quasi-biennale, oscille environ tous les deux ans et ressemble surtout au type El Niño du Pacifique est (corrélation de 0.84), mais avec une période plus courte que celle des indices standards.

La découverte principale réside dans l'interaction des voix. Lorsque les voix décennale et interannuelle sonnent à l'unisson, un motif semblable à El Niño du Pacifique central apparaît (corrélation de 0.95 avec l'indice C). Lorsqu'elles sont en opposition de phase, on obtient un El Niño faible du Pacifique est. Autrement dit, le lent rythme décennal détermine le type du prochain El Niño. Quant à la voix quasi-biennale, elle s'est révélée liée au développement et à l'atténuation de l'événement : elle s'intensifie de juillet à novembre, tandis que la voix interannuelle culmine de novembre à janvier.

Ce n'est pas qu'une jolie image. La même méthode a été appliquée à deux modèles climatiques, E3SM2 et CESM2, et l'on a constaté que CESM2 surestime la fréquence des El Niño du Pacifique central et reproduit mal la transition saisonnière des phases. Auparavant, de telles erreurs étaient difficiles à repérer car elles se cachaient dans le mélange global des oscillations. Maintenant, en séparant les voix, on peut vérifier si le modèle entend l'océan comme les données réelles. Et si ce n'est pas le cas, on peut comprendre quel rythme précis il confond.