Seven reanalyses, seven answers: ocean product choice can flip tropical-cyclone intensity conclusions
Cette étude démontre que le choix du produit de réanalyse océanique introduit des biais significatifs, dépendants du bassin et variables dans le temps, concernant l'intensité et le potentiel thermique des cyclones tropicaux inférés, inversant souvent les conclusions sur la force et les tendances des tempêtes, mettant ainsi en garde contre la dépendance à l'égard de jeux de données uniques pour de telles analyses.
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Les cyclones tropicaux ne sont pas seulement des tempêtes de vent et de pluie tourbillonnantes ; ce sont des moteurs thermiques qui tirent leur puissance de la surface chaude de l'océan. Pour comprendre à quel point une tempête peut devenir forte, les scientifiques observent deux choses principales : la température de la surface de la mer et la chaleur stockée dans l'eau juste en dessous. La température de surface agit comme le carburant au sommet du moteur, tandis que la chaleur plus profonde agit comme un réservoir qui permet au moteur de continuer à fonctionner même lorsque la tempête remue l'eau de surface. Si l'eau chaude est profonde, la tempête peut devenir massive et destructrice. Si la couche chaude est mince, la tempête mélange rapidement l'eau froide provenant d'en dessous, ce qui agit comme un frein, limitant sa force. Pendant des décennies, les chercheurs se sont appuyés sur des modèles informatiques appelés « réanalyses » pour reconstruire l'histoire de ces conditions océaniques, comblant les lacunes là où les mesures directes font défaut. Ces modèles sont essentiels pour prédire comment les tempêtes pourraient changer à mesure que la planète se réchauffe, mais jusqu'à présent, personne n'avait vérifié systématiquement si différents modèles racontaient la même histoire sur la chaleur de l'océan.
Une équipe de chercheurs de l'Université nationale de technologie de défense de Chine a décidé de tester cette cohérence en examinant sept modèles océaniques différents sur une période de près de trente ans, de 1993 à 2020. Ils ont suivi les trajectoires de 2 441 cyclones tropicaux et ont comparé ce que chaque modèle disait des conditions océaniques juste avant l'arrivée des tempêtes. Pour vérifier les modèles, ils ont utilisé des données réelles provenant de bouées dérivantes flottant à la surface et un réseau mondial de capteurs sous-marins appelés flotteurs Argo, qui mesurent la température à diverses profondeurs. L'objectif était simple : voir si le choix d'un modèle plutôt qu'un autre pouvait changer la conclusion sur la puissance potentielle d'une tempête. Les résultats ont été saisissants. Le choix du modèle ne se contentait pas de modifier légèrement les chiffres ; il pouvait renverser entièrement les conclusions.
L'étude a révélé que les modèles divergeaient considérablement sur la température de la surface de l'océan, et que ces désaccords dépendaient fortement de l'endroit où se trouvait la tempête dans le monde. Dans certaines régions, comme le Pacifique occidental, un modèle montrait systématiquement l'eau plus chaude que la réalité, tandis qu'un autre la montrait beaucoup plus froide. Dans l'Atlantique Nord, la plupart des modèles s'accordaient pour dire que l'eau était plus fraîche que ce que mesuraient les bouées dérivantes, mais dans l'Océan Indien Sud, la plupart montraient qu'elle était plus chaude. Cela signifiait que pour une seule tempête, un modèle pourrait suggérer que l'océan était prêt à alimenter un ouragan massif, tandis qu'un autre pourrait suggérer que le carburant était insuffisant. Les chercheurs ont découvert que ces erreurs de surface n'étaient pas seulement des problèmes de surface ; elles étaient liées à la manière dont les modèles géraient la chaleur stockée plus profondément.
La découverte la plus surprenante fut que les modèles les plus froids en surface étaient en fait ceux qui affirmaient qu'un réservoir de chaleur plus profond existait en dessous. Un modèle, qui présentait les températures de surface les plus froides, estimait que l'océan détenait l'énergie thermique la plus élevée de tous les modèles, surestimant le potentiel de carburant pour les tempêtes de +3,4 kJ cm⁻². Cela créait un paradoxe où un modèle qui paraissait « sûr » en surface était en réalité celui qui prédisait les conditions les plus dangereuses en dessous. Lorsque les chercheurs ont calculé l'intensité maximale théorique qu'une tempête pourrait atteindre en se basant sur ces différentes images de l'océan, les classements des modèles se sont complètement inversés. Un modèle qui prédisait les tempêtes les plus fortes en se basant uniquement sur la température de surface finissait par prédire les tempêtes les plus faibles une fois la chaleur de l'océan profond prise en compte. La différence de force de tempête prédite entre le meilleur et le pire des modèles est passée d'un petit écart à un écart suffisant pour changer la classification d'une tempête, passant d'un ouragan majeur à un système plus faible.
Cette incohérence n'était pas seulement une question de différences entre les moyennes des modèles ; elle variait également selon la force de la tempête. Pour les tempêtes plus faibles, les modèles étaient globalement d'accord, mais pour les tempêtes les plus intenses, de catégorie 5, le désaccord atteignait son paroxysme. À ce niveau d'intensité maximale, deux modèles qui avaient bien suivi la chaleur de l'océan pour les tempêtes plus faibles montraient soudainement un déficit massif de chaleur pour les tempêtes les plus fortes, tandis que d'autres modèles montraient un surplus. Cela signifiait que pour les tempêtes les plus dangereuses, le choix des données océaniques pouvait conduire les scientifiques à conclure qu'une tempête était capable d'atteindre son plein potentiel ou qu'elle était freinée par un manque de carburant, sans aucun moyen de savoir laquelle de ces affirmations était vraie sans de meilleures données. L'étude a également constaté que les erreurs de ces modèles n'étaient pas stables dans le temps. Le biais d'un modèle a inversé son signe autour de 2012, passant d'une indication d'eau chaude à une indication d'eau froide, non pas parce que l'océan avait changé, mais parce que le processus de production du modèle avait effectué une transition vers un nouveau système. Ce « saut » dans les données a créé une fausse tendance, faisant apparaître comme si la capacité de l'océan à alimenter les tempêtes déclinait, alors qu'il s'agissait simplement d'un changement dans l'historique de production.
Les chercheurs ont conclu que s'appuyer sur un seul modèle océanique pour étudier l'évolution des cyclones tropicaux est risqué et peut conduire à de mauvaises réponses. Parce que les modèles divergent fondamentalement sur la surface et sur la profondeur de l'océan, et parce que leurs erreurs varient dans le temps et selon les régions du monde, une étude utilisant un seul modèle pourrait mesurer les défauts du modèle plutôt que la réalité de l'océan. L'équipe a fourni un guide aux scientifiques sur les modèles à utiliser pour des tâches spécifiques, comme l'étude des températures de surface dans le Pacifique par rapport à la chaleur profonde dans l'océan Indien, mais le message global était clair : le rôle de l'océan dans l'intensité des tempêtes est bien plus complexe et incertain qu'on ne le pensait auparavant. Tant que ces modèles ne seront pas améliorés pour s'accorder entre eux et avec les observations réelles, notre compréhension de la force potentielle des futures tempêtes restera obscurcie par les outils mêmes que nous utilisons pour les mesurer.
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