Climate and weather drivers increase landfalling typhoons during the Maunder (Solar) Minimum

Les cyclones tropicaux sont parmi les forces les plus puissantes de la Terre, capables de remodeler les littoraux et de bouleverser des vies à travers des régions entières. Dans le Pacifique occidental, où ces tempêtes sont les plus fréquentes, les scientifiques luttent depuis longtemps pour comprendre pourquoi leur nombre augmente et diminue sur des décennies. L'enregistrement satellitaire moderne, qui fournit nos données les plus fiables, ne couvre qu'environ quarante-cinq ans. Cette courte fenêtre rend difficile la distinction entre les fluctuations naturelles et les effets de l'activité humaine, telle que les émissions de gaz à effet de serre. Pour voir l'ensemble du tableau, les chercheurs doivent remonter beaucoup plus loin dans le temps, dans des ères précédant l'industrialisation, lorsque le climat était régi par des forces naturelles uniquement. L'une de ces ères fut le Minimum de Maunder, une période située approximativement entre 1650 et 1680, lorsque le Soleil était inhabituellement calme, produisant très peu de taches solaires et envoyant moins d'énergie vers la Terre. Cette époque coïncidait avec la phase la plus froide du « Petit Âge Glaciaire », une période de plusieurs siècles de températures mondiales plus fraîches. Comprendre comment le climat s'est comporté durant cette période de faible activité solaire offre une fenêtre unique sur la manière dont le système météorologique terrestre réagit aux changements naturels, indépendamment de la pollution moderne.

Une équipe de chercheurs a désormais combiné des archives chinoises anciennes avec l'intelligence artificielle moderne pour résoudre un mystère de cette époque : pourquoi tant de typhons ont-ils touché terre sur la côte de la Chine entre 1651 et 1680 ? La réponse réside dans une convergence rare de deux facteurs : un changement dans le modèle climatique mondial et un coup de dés dans la météo quotidienne de l'atmosphère. En reliant les documents historiques numérisés à de puissantes simulations informatiques, l'étude révèle que l'affaiblissement du Soleil a modifié la différence de température entre les tropiques et les pôles, renforçant la circulation atmosphérique mondiale qui alimente les tempêtes. Simultanément, des variations aléatoires de la météo ont poussé les lieux de naissance de ces tempêtes plus près de la côte chinoise, transformant une augmentation générale de l'activité des tempêtes en un pic spécifique d'atterrisages.

L'histoire commence par un enregistrement historique remarquable connu sous le nom de REACHES, qui compile des comptes rendus manuscrits de fonctionnaires chinois datant des dynasties Ming et Qing. Ces registres documentent méticuleusement les événements météorologiques extrêmes, y compris le nombre mensuel de cyclones tropicaux frappant les côtes est et sud du pays. Les données montrent un pic sans précédent et frappant d'atterrisages pendant le Minimum de Maunder, une période où le Soleil était à son point le plus faible. Pour comprendre pourquoi cela s'est produit, les chercheurs se sont tournés vers l'Ai2 Climate Emulator Version 2, un modèle d'intelligence artificielle sophistiqué entraîné sur des données météorologiques modernes. Contrairement aux modèles climatiques traditionnels qui peuvent mettre des mois pour exécuter une seule simulation d'un siècle, cet outil d'IA peut générer des centaines d'années d'histoire climatique en quelques heures. L'équipe l'a utilisé pour créer une vaste collection de scénarios climatiques possibles pour la période comprise entre 1500 et 1850, en forçant le modèle avec des données reconstruites sur les températures océaniques et la banquise de l'époque.

Les simulations ont confirmé ce que les registres historiques suggéraient : le Pacifique occidental a connu une augmentation significative de l'activité des cyclones tropicaux pendant le Minimum de Maunder. Cependant, les modèles informatiques ont révélé que cette augmentation n'était pas seulement une simple réaction aux températures plus froides. Les chercheurs ont découvert que l'affaiblissement du Soleil a refroidi les régions de haute latitude de l'hémisphère Nord bien plus que les tropiques. Cela a créé un gradient de température plus accentué entre l'équateur et les pôles. Dans l'atmosphère, un gradient de température plus raide agit comme une pente plus abrupte, faisant bouger l'air plus vigoureusement. Cela a intensifié la circulation de Hadley, une boucle d'air massive qui monte près de l'équateur et redescend dans les subtropiques. Une circulation de Hadley plus forte crée des conditions plus favorables à la formation de « perturbations germinales » (seed disturbances), les tourbillons initiaux d'air et d'humidité qui peuvent devenir de véritables typhons. Les simulations ont montré que ce mécanisme seul a augmenté le nombre total de tempêtes dans le Pacifique occidental de près de dix pour cent.

Pourtant, un nombre plus élevé de tempêtes dans l'océan ne signifie pas automatiquement plus de tempêtes frappant la côte. La trajectoire d'une tempête dépend fortement de l'endroit où elle naît et de la façon dont les vents la dirigent. Les chercheurs ont découvert que le pic spécifique d'atterrisages le long de la côte sud de la Chine était dû à un facteur différent : le hasard. Dans les années comprises entre 1651 et 1680, les conditions météorologiques dans l'atmosphère ont favorisé la naissance des tempêtes dans un lieu spécifique — juste à l'est des Philippines et au-dessus de la mer de Chine méridionale. Lorsque les tempêtes se forment en ce lieu, les vents dominants les poussent naturellement vers le nord-ouest, directement vers la côte sud de la Chine. L'étude a révélé que ce changement de lieu de naissance n'était pas causé par un changement prévisible des modèles de vent à grande échelle, qui tendaient en fait à éloigner les tempêtes de la côte. Au lieu de cela, c'était le résultat de variations aléatoires de la météo, une sorte de bruit atmosphérique qui a déterminé l'emplacement exact de la formation des tempêtes.

Pour tester la part de la part du climat par rapport à celle de la météo, l'équipe a lancé des centaines de simulations. Ils ont découvert que si les changements climatiques (l'affaiblissement du Soleil et les modèles de température océanique qui en résultent) augmentaient le nombre total de tempêtes dans l'ensemble du bassin océanique, seules quelques simulations spécifiques reproduisaient le schéma exact d'atterrisages observé dans les registres chinois. Dans la plupart des simulations, les tempêtes se formaient à des endroits légèrement différents et manquaient la côte, même si le nombre total de tempêtes était élevé. Cela suggère que le pic massif d'atterrisages enregistré dans l'histoire était un « tempête parfaite » de deux choses : un climat qui génère plus de tempêtes au total, et un coup de dés chanceux (ou malchanceux) de la météo qui a placé ces tempêtes sur une trajecte de collision avec la côte. Les chercheurs ont noté que ce rôle des variations météorologiques aléatoires dans la conduite des changements à long terme est souvent négligé, car les scientifiques se concentrent généralement sur les moteurs climatiques à grande échelle comme les températures océaniques.

L'étude a également abordé et écarté plusieurs autres théories qui avaient été proposées pour expliquer ce pic historique. Certaines idées antérieures suggéraient que les tempêtes étaient causées par un modèle La Niña, où l'est du Pacifique est plus froid que d'habitude, ou par un déplacement vers le sud de la bande de nuages de pluie près de l'équateur. La nouvelle analyse a toutefois montré que les températures océaniques durant cette période ressemblaient en fait à un modèle El Niño, avec des eaux plus chaudes à l'est et plus froides à l'ouest. De plus, les données n'ont pas soutenu l'idée que les vents directeurs à grande échelle avaient changé d'une manière qui aurait poussé davantage de tempêtes vers la côte. Les preuves pointent clairement vers la combinaison d'une augmentation du nombre de tempêtes induite par le climat et d'un déplacement des lieux de naissance des tempêtes induit par la météo.

Cette découverte a des implications qui dépassent largement l'histoire des typhons chinois. L'étude démontre que les événements météorologiques aléatoires peuvent laisser une empreinte durable sur les tendances climatiques sur des décennies, un concept qui remet en question la manière dont les scientifiques projettent les risques futurs liés aux tempêtes. Si le caractère aléatoire naturel joue un rôle aussi important dans le passé, il doit être soigneusement pris en compte lors de la prédiction du comportement des tempêtes dans un monde qui se réchauffe. La recherche souligne également les dangers potentiels de la gestion du rayonnement solaire, une technique de géo-ingénierie proposée qui consiste à tamiser le Soleil pour refroidir la planète. Les simulations suggèrent que la réduction de la lumière solaire pourrait par inadvertance renforcer la circulation atmosphérique mondiale et augmenter la fréquence des typhons dans le Pacifique occidental, même si elle parvient à abaisser les températures mondiales.

La capacité de dévoiler ces détails a reposé sur une collaboration unique entre l'histoire et la technologie. En utilisant l'émulateur d'IA pour lancer des milliers d'années de simulations et en les comparant aux registres précis et quotidiens tenus par les fonctionnaires chinois des siècles auparavant, les chercheurs ont pu isoler les moteurs spécifiques de cet événement historique. L'étude confirme que le Minimum de Maunder fut une période de haute activité des cyclones tropicaux, provoquée par un Soleil plus froid qui a remodelé le gradient de température mondiale. Mais elle montre aussi que l'impact spécifique sur les populations humaines dépendait de la nature chaotique et imprévisible de la météo elle-même. Comme le notent les auteurs, comprendre ces variations naturelles est essentiel pour séparer le signal du changement climatique induit par l'homme du bruit de la variabilité naturelle, garantissant que les projections futures des risques liés aux tempêtes soient aussi précises que possible. Ce travail sert de rappel que le système climatique est une interaction complexe entre des forces constantes à long terme et des événements éphémères et aléatoires, et que les deux doivent être compris pour saisir l'histoire complète de notre monde en mutation.