Dans un écoulement turbulent – comme dans une rivière en crue – l'énergie se transfère constamment des grands tourbillons aux petits. Parfois, des sursauts particulièrement puissants apparaissent, semblables à des vagues qui frappent soudainement la rive. Les scientifiques se sont demandé : peut-on savoir à l'avance quand une telle « vague » va frapper ? Il s'avère que la réponse dépend des tourbillons présents dans l'écoulement à ce moment-là.

La modélisation stochastique d'un écoulement bidimensionnel (plat, comme la surface de l'eau) a montré que chaque sursaut d'énergie extrême a son propre horizon de prévisibilité. Certains sursauts peuvent être anticipés sur une période de chaos – le temps nécessaire pour que l'écoulement « oublie » complètement son état initial. D'autres, sur plus de quatre périodes. Tout dépend de la durée de vie des grandes structures tourbillonnaires, que les scientifiques appellent des paquets de tourbillons quadrupolaires. Ces structures ressemblent à quatre tourbillons connectés qui tournent ensemble.

Lorsque ces paquets de tourbillons vivent longtemps, ils « organisent » l'écoulement et rendent son comportement plus prévisible. Lorsqu'ils se désintègrent rapidement, l'écoulement devient chaotique et l'horizon de prévision se réduit considérablement. Cette conclusion a été obtenue grâce à un réseau de neurones entraîné sur des milliers d'expériences numériques. Le réseau apprenait à prédire les sursauts d'énergie, puis les scientifiques mesuraient jusqu'où dans le futur ses prévisions restaient précises.

Cette approche est comme une prévision météo basée sur le comportement des nuages : pas besoin de résoudre des équations complexes, il suffit de reconnaître le type de nuages et de savoir combien de temps ils vivent en général. Cela ouvre la voie à l'estimation des limites de prévisibilité à partir d'observations réelles – sans calculs coûteux.