Deep-learning climate emulator ACE2 reveals a global decrease in tropical cyclone frequency in the 15th Century under an El Niño-like sea surface temperature pattern
En utilisant l'émulateur ACE2 basé sur l'apprentissage profond, cette étude révèle qu'un motif de température de surface de la mer de type El Niño au XVe siècle a entraîné une diminution de la fréquence des cyclones tropicaux à travers un cisaillement vertical du vent accru et une troposphère moyenne plus sèche, démontrant ainsi l'utilité de l'apprentissage profond dans l'analyse paléoclimatique pour améliorer les projections futures.
Article original sous licence CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Ceci est une explication générée par l'IA de l'article ci-dessous. Elle n'a pas été rédigée ni approuvée par les auteurs. Pour une précision technique, consultez l'article original. Lire la clause de non-responsabilité complète
Imaginez la Terre comme une gigantesque baignoire tourbillonnante d'air et d'eau, où la température de la surface de l'océan agit comme le thermostat d'une machine météorologique massive et chaotique. Lorsque l'eau se réchauffe ou se refroidit selon des motifs spécifiques, cela ne change pas seulement la température ; cela change la façon dont l'atmosphère respire, s'étire et se tord. L'une des choses les plus spectaculaires que cette machine produit sont les cyclones tropicaux — ces tempêtes tourbillonnantes que nous appelons ouragans ou typhons. Pendant longtemps, les scientifiques ont essayé de comprendre exactement comment les modèles de température de l'océan contrôlent le nombre de ces tempêtes. Le problème est que nous ne possédons qu'un très court « enregistrement vidéo » des tempêtes modernes, peut-être environ 80 ans, ce qui n'est pas suffisant pour voir toute l'histoire de la danse entre le climat et les tempêtes. Pour résoudre ce mystère, les chercheurs utilisent un nouvel outil : l'intelligence artificielle. Considérez ces outils d'IA non pas comme des robots qui pensent, mais comme des étudiants incroyablement rapides et super intelligents qui ont étudié si minutieusement la météo des dernières décennies qu'ils peuvent prédire à quoi le temps ressemblerait si les règles du jeu (les températures océaniques) étaient légèrement différentes. Cette publication utilise cette IA pour remonter le temps, simulant une période bien avant l'existence des satellites météorologiques, pour voir ce qui est arrivé aux tempêtes mondiales lorsque l'océan ressemblait un peu à une année « El Niño ».
L'histoire commence avec une équipe de scientifiques qui voulaient savoir ce qui s'est passé pour les cyclones tropicaux au XVe siècle, spécifiquement entre les années 1351 et 1550. C'était une époque où la Terre se refroidissait, entrant dans une période souvent appelée le « Petit Âge Glaciaire ». Bien que la planète se refroidisse globalement, l'océan ne s'est pas refroidi de manière uniforme. Au lieu de cela, l'océan Pacifique a développé un motif qui ressemblait beaucoup à un « El Niño », où l'eau près de l'équateur était plus chaude que d'habitude, tandis que d'autres parties de l'océan étaient plus froides. Les chercheurs ont utilisé un émulateur climatique par apprentissage profond appelé ACE2 (qui est comme un simulateur météorologique ultra-rapide entraîné sur des données modernes) pour mener une expérience virtuelle. Ils ont nourri l'IA avec les températures océaniques de cette époque et ont observé ce qui arrivait aux tempêtes.
Les résultats étaient clairs et surprenants. Dans ces simulations, le nombre total de cyclones tropicaux autour du monde entier a chuté de manière significative. Plus précisément, le nombre de tempêtes a diminué d'environ 13,1 % en comparant la période de 20 ans la plus active (1401–1420) à la période de 20 ans la moins active (1461–1480). Cette baisse n'était pas un simple coup de chance ; elle correspondait à ce qu'un modèle informatique traditionnel très puissant (HiRAM) avait prédit et s'alignait même avec des indices trouvés dans les sédiments océaniques le long de la côte atlantique, qui agissent comme un registre fossile des tempêtes passées. La publication suggère que cette diminution s'est produite parce que le motif de type « El Niño » de l'océan a modifié la façon dont l'atmosphère circulait.
Pour comprendre pourquoi les tempêtes ont disparu, les scientifiques ont utilisé une astuce ingénieuse. Ils ont décomposé le processus de formation des tempêtes en deux étapes : d'abord, la naissance d'une « graine » (une petite perturbation dans l'air qui pourrait devenir une tempête), puis la « probabilité » que cette graine se transforme en un véritable ouragan. Ils ont découvert que le nombre de graines ne changeait pas beaucoup ; l'air créait toujours de nombreuses petites perturbations. Cependant, la « probabilité » que ces graines survivent et grandissent en grosses tempêtes a chuté radicalement. C'était comme si la crèche était pleine de bébés, mais que les conditions pour qu'ils grandissent étaient terribles.
Le coupable était le motif océanique de type « El Niño ». Parce que le Pacifique équatorial était plus chaud, cela a provoqué une ascension plus forte de l'air à cet endroit. Cela a renforcé un gigantesque tapis roulant atmosphérique appelé circulation de Hadley. À mesure que ce tapis devenait plus fort, il poussait l'air sec vers le bas et augmentait le cisaillement du vent (le changement de vitesse et de direction du vent avec l'altitude) dans les régions où les tempêtes se forment habituellement. Imaginez que vous essayez de construire un château de sable alors qu'un vent fort souffle latéralement et que le sable est complètement sec ; c'est ce que l'atmosphère est devenue pour ces tempêtes. L'air plus sec et les vents plus forts ont déchiqueté les tempêtes avant qu'elles ne puissent devenir puissantes. La publication note explicitement que ce n'était pas seulement parce que le monde entier se refroidissait ; en fait, lorsqu'ils ont mené une expérience séparée où l'océan refroidissait uniformément sans le motif « El Niño », les tempêtes n'ont pas autant diminué. C'était la forme spécifique du changement de température qui importait le plus.
Les chercheurs ont également testé le scénario opposé, un motif de type « La Niña », où l'équateur est plus froid. Dans cette simulation, le nombre de tempêtes a effectivement augmenté. Cela suggère que le motif de la température de l'océan est un interrupteur principal pour l'activité des tempêtes mondiales. Bien que l'étude repose sur des simulations informatiques et non sur des observations directes des années 1400, le fait que l'émulateur d'IA, le modèle traditionnel et les registres sédimentaires racontent tous la même histoire donne beaucoup de poids aux conclusions. La publication conclut que pour prédire le nombre de tempêtes auxquelles nous pourrions faire face à l'avenir, nous ne pouvons pas nous contenter de regarder à quel point la planète chauffe ; nous devons comprendre exactement comment les motifs de température de l'océan vont changer, car ce motif dicte si l'atmosphère deviendra une usine à tempêtes ou un cimetière de tempêtes.
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