Les vagues du climat : comment les cycles solaires se répercutent sur les pluies du Brésil ✛

Original: "Multidecadal Cycles Study in the Climate Indexes Series Using Wavelet Analysis in North/Northeast Brazil"
arXiv:2604.03359 · 2026-04-03 · CC BY 4.0 · 3 min
L'analyse par ondelettes de séries de 80 ans révèle des cycles communs entre l'activité solaire, les indices océaniques et les précipitations dans le nord et le nord-est du Brésil.

Le soleil pulse selon un rythme lent, et ce rythme se fait entendre dans les pluies du Brésil. Les taches sur le disque solaire s'épaississent puis s'éclaircissent environ tous les onze ans, et avec elles changent la pression dans le Pacifique, la température de sa surface, puis la quantité de précipitations dans le nord-est du pays. Si le climat est un orchestre, le cycle solaire joue la ligne de basse, tandis que l'océan et l'atmosphère la reprennent sur différents instruments.

Pour entendre cette musique lente, les scientifiques ont utilisé l'analyse par ondelettes, une méthode qui décompose une longue série d'observations en ondes de différentes durées, comme un prisme décompose la lumière en couleurs. Ici, au lieu de notes, on a des périodes : 2,66 ans, 5,33 ans, 10,66 ans et 21,33 ans. Ces quatre ondes se sont révélées communes à trois séries globales : l'indice d'oscillation australe (SOI), l'oscillation décennale du Pacifique (PDO) et les nombres de Wolf, qui comptent les taches solaires.

Les nombres de Wolf ne mesurent ni la température ni la luminosité, mais simplement le nombre de taches sombres sur la face visible du Soleil. On les compte depuis le XVIIe siècle, et ils montrent que l'activité solaire respire avec une période d'environ 11 ans, bien que cette période puisse varier de 8 à 17 ans.

Ensuite, les chercheurs ont pris les séries de précipitations de cinq stations météorologiques situées dans les aéroports de Belém, São Luís, Fortaleza, Natal et Fernando de Noronha, sur 66 ans. Et là, dans les pluies, les mêmes périodes sont apparues : 5,33, 10,66 et 21,33 ans. Le cycle de onze ans est particulièrement visible à Belém, Fortaleza et Natal, tandis que celui de vingt et un ans se manifeste à Belém et sur l'île de Fernando de Noronha. Cela signifie que les pluies à ces endroits ne sont pas simplement aléatoires : elles suivent un rythme imposé par le Soleil et relayé par l'océan Pacifique.

L'analyse croisée par ondelettes montre la synchronisation de deux séries : lorsque les pics d'une onde coïncident avec ceux d'une autre, une zone brillante apparaît sur le spectrogramme. Dans le couple PDO-SOI, le signal de 21,33 ans domine, tandis que dans le couple taches solaires-SOI, c'est celui de 10,66 ans.

Auparavant, on ne savait pas si les cycles multidécennaux de l'activité solaire et des indices océaniques se manifestaient dans les précipitations d'une région spécifique du Brésil. Désormais, il est démontré que les précipitations des cinq stations du nord et du nord-est du pays présentent les mêmes périodes que celles du SOI, de la PDO et des nombres de Wolf. On a comparé de longues séries d'observations à l'aide de l'analyse par ondelettes, qui révèle les périodicités variant dans le temps et leur synchronisme entre séries. Ce n'est pas une simple coïncidence statistique : les cycles communs indiquent un mécanisme possible reliant l'influence solaire à la circulation océanique et aux précipitations régionales.

Pour un agriculteur qui planifie ses semis plusieurs années à l'avance, ou pour un ingénieur qui conçoit un réservoir, un tel rythme n'est pas une théorie abstraite. Si l'on sait que tous les 11 ou 21 ans la probabilité de sécheresse est plus élevée, on peut en tenir compte dans les calculs. Les résultats pourraient être utilisés pour la prévision statistique à long terme des périodes sèches et humides dans l'agriculture et la gestion des ressources en eau du Brésil. Le soleil continue de jouer son thème lent, et les pluies du nord-est du Brésil lui font écho ; désormais, ce duo se fait entendre plus clairement.

Le cycle des taches solaires dure en moyenne 11 ans, mais au cours des 80 dernières années, sa durée a varié de 8 à 17 ans. L'analyse par ondelettes permet d'observer cette instabilité de période directement sur le spectrogramme.

\psi(t) = \pi^{-1/4} e^{i\omega t} e^{-t^2/2}
Ondelette de Morlet avec fréquence angulaire ω=6, utilisée pour l'analyse de séries temporelles.
W_x(\tau, s) = \int x(t) \frac{1}{\sqrt{s}} \psi^*\left(\frac{t-\tau}{s}\right) dt
Convolution de la série x(t) avec une version mise à l'échelle et décalée de l'ondelette mère.
Scientifiques
Ludwig BoltzmannHenri PoincaréJohn von NeumannJosiah Willard Gibbs
Notions
decadal variability cycle solaire seasonal cycle Pacific decadal oscillation Atlantic multidecadal oscillation interannual variability Multivariate ENSO Index seasonal forcing climat OISST v2.1 NOAA CPC tropical cyclone Indian Ocean Dipole ENSO Niño 4 mixed mode oscillations