L'océan ne crie pas ses intentions. Il murmure : une tache chaude au large du Pérou, une langue froide près de la baie d'Hudson, un décalage à peine perceptible des courants. L'atmosphère ne répond pas immédiatement, et pour l'hiver, l'Europe peut recevoir soit une gadoue douce, soit des gelées sibériennes. Les scientifiques savent depuis longtemps qu'il existe un lien entre la température de l'océan et le temps hivernal, mais il est non linéaire et faible, si bien que les modèles climatiques se trompent souvent.

Les chercheurs ont entraîné un réseau de neurones convolutionnel sur les données de réanalyse ERA5 de 1940 à 2023. En entrée, trois cartes d'anomalies de température de surface de l'océan : un, deux et trois mois avant le début de l'hiver. L'architecture comprenait trois blocs convolutionnels avec une convolution circulaire sur la longitude, pour que l'océan soit « sans couture », comme un globe. Pour comparaison, ils ont construit un modèle linéaire avec la même structure, mais sans activations non linéaires. Cela a permis de vérifier si le réseau de neurones capture réellement des relations non linéaires, et non pas simplement une moyenne des données.

Le réseau de neurones s'est révélé plus précis : la corrélation avec l'indice réel de l'oscillation était de 0,50 contre 0,44 pour le modèle linéaire. Les années d'El Niño modéré à fort, l'écart s'est creusé : 0,57 contre 0,47. Cela signifie que le réseau de neurones entend mieux le signal « fort » du Pacifique tropical. L'analyse de sensibilité a montré sur quelles zones océaniques il s'appuie : la partie équatoriale du Pacifique, l'Atlantique Nord près du courant nord-atlantique et de la baie d'Hudson, ainsi que l'océan Indien près des îles Mentawai.

On savait déjà que l'océan influence l'atmosphère, mais comment exactement restait un mystère, car la relation est non linéaire. Désormais, on voit que l'apprentissage profond peut extraire de la température de l'eau des signaux que les approches traditionnelles laissent échapper. Ce n'est pas un remplacement des modèles physiques, mais plutôt une prothèse auditive qui amplifie le murmure de l'océan. L'utilité pratique est la prévision à moyen terme du temps hivernal en Europe, importante pour l'énergie et l'agriculture.

Le murmure de l'océan est devenu plus audible. Le réseau de neurones n'explique pas pourquoi l'eau se réchauffe de telle façon, mais il sait reconnaître le motif et prévenir : l'hiver sera rigoureux ou doux. Peut-être que dans quelques années, de tels réseaux feront partie des services météorologiques courants, et nous saurons à l'avance s'il faut faire des réserves de manteaux chauds.