Un orchestre de deux musiciens joue la même partition, mais chacun n'entend que sa propre ligne. L'atmosphère et l'océan dans un modèle climatique ressemblent à ce duo : ils échangent chaleur et humidité toutes les quelques heures, mais jusqu'à récemment, leurs doubles neuronaux ne savaient pas garder un rythme commun. SamudrACE les a pour la première fois fait jouer ensemble pendant des siècles sans fausse note.

Deux émulateurs prêts à l'emploi, ACE2 pour l'air et Samudra pour l'eau, ont été entraînés séparément sur 155 ans de simulation du modèle climatique GFDL CM4. Ensuite, ils ont été reliés par une interface physique : l'atmosphère transmet toutes les 6 heures à l'océan les flux de chaleur, d'humidité et de tension du vent, tandis que l'océan les moyenne sur 5 jours et renvoie la température de surface et la concentration de glace. Cet échange se fait dans l'espace physique, et non dans les représentations cachées des réseaux de neurones, ce qui rend le modèle compréhensible et stable.

Le principal résultat : SamudrACE reproduit El Niño avec une amplitude réaliste et un pic de trois ans dans le spectre. Auparavant, ce phénomène, qui n'apparaît que lors de l'interaction entre l'atmosphère et l'océan, n'avait jamais été obtenu avec un émulateur entièrement entraînable et couplé. Il est vrai que la variabilité basse fréquence (périodes supérieures à 4 ans) est sous-estimée : La Niña est plus faible que dans la référence, et les oscillations décennales du Pacifique sont atténuées.

Avant ces travaux, personne ne savait coupler des émulateurs neuronaux tridimensionnels de l'atmosphère et de l'océan de manière à ce qu'ils fonctionnent de façon stable pendant des siècles et reproduisent les phénomènes climatiques clés. Désormais, la recette est connue : entraînement indépendant des composants, couplage via des flux physiques et ajustement conjoint. Dès aujourd'hui, on peut lancer des centaines de scénarios climatiques en quelques jours au lieu de plusieurs mois, ce qui accélérera la vérification des hypothèses sur la variabilité interne du climat et la réponse aux forçages externes.

L'orchestre joue désormais en harmonie, mais la partition est encore préindustrielle. La prochaine étape consiste à ajouter des émulateurs de biogéochimie, du cycle du carbone et des surfaces continentales, afin de passer à des scénarios avec augmentation du CO2. Si les musiciens maîtrisent de nouvelles notes, les expériences climatiques deviendront aussi rapides que les prévisions météorologiques.