Au-dessus des eaux chaudes de l'océan Indien, une immense vague d'air humide se forme toutes les six à huit semaines. Elle se déplace vers l'est à la vitesse d'un piéton, environ cinq mètres par seconde, et fait le tour de la moitié de la planète en quarante à quatre-vingt-dix jours. Les météorologues l'appellent l'oscillation de Madden-Julian, ou MJO, et c'est d'elle que dépend le début des pluies de mousson en Inde ou l'arrivée des gelées aux latitudes moyennes. Mais la vague elle-même est capricieuse : elle tantôt se renforce, tantôt disparaît, et prédire son prochain mouvement a toujours été terriblement difficile.

Une nouvelle étude transforme cette vague en théâtre de marionnettes. Les indices de basse dimension, deux nombres qui fixent la phase et l'amplitude de la vague, la saison et la température de l'océan, servent de fils. Et le marionnettiste est un modèle de diffusion vidéo : un réseau de neurones qui apprend à transformer un bruit aléatoire en une séquence d'images, comme un artiste qui fait apparaître une photographie à partir d'un voile de brouillard. Il a été entraîné sur soixante ans d'archives météorologiques ERA5, un ensemble cohérent de données atmosphériques rassemblées à partir de satellites, de sondes et de stations météo. Il suffit désormais de tirer les fils, et le modèle dessine en une demi-heure soixante ans d'ondes tropicales plausibles.

Le théâtre de marionnettes permet de monter des pièces qui n'existent pas dans la nature. On peut imposer un été éternel et observer comment la vague change. On peut forcer l'océan à osciller entre El Niño et La Niña tous les deux ans et constater qu'après la phase chaude, la vague devient plus forte et s'étend plus loin vers l'est, exactement comme le montrent les observations. On peut aussi retirer tous les fils sauf un et découvrir ce qu'il fait précisément à l'orchestre.

Cette approche relie pour la première fois la théorie de la MJO à basse dimension à la complexité totale de l'atmosphère tropicale. Auparavant, les scientifiques soit résolvaient des équations pour quelques chiffres et perdaient les détails des nuages, soit faisaient tourner des modèles géants et se noyaient dans les détails. Désormais, le réseau de neurones sert de pont : il reçoit des commandes simples et renvoie une image riche, où l'on voit à la fois la vague elle-même et les oscillations secondaires qui lui sont associées, les ondes de Kelvin et de Rossby, familières à quiconque a observé des ronds dans l'eau. Le théâtre de marionnettes ne remplace pas la véritable atmosphère, mais il permet de regarder derrière le rideau et de comprendre quels fils comptent vraiment.