Une augmentation de la probabilité d'un "bloc du Groenland" - un renflement de haute pression qui cale sur l'île massive et peut provoquer des conditions météorologiques extrêmes à la fois en Amérique du Nord et en Europe - pourrait être prévisible des années à l'avance.

Il en va de même pour les changements de l'acidité des océans dans le système du courant de Californie, qui soutient des pêcheries riches et économiquement importantes, ainsi que les flux de la quantité de matière organique produite par le phytoplancton dans l'océan, qui forme la base de la pyramide alimentaire marine.

Même des augmentations ou des diminutions probables de la quantité de dioxyde de carbone absorbée par les plantes, et les impacts qui en résultent sur la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, peut être prévisible sur plusieurs années.

Ces résultats proviennent d'une multitude de nouveaux articles qui montrent collectivement qu'un large éventail de phénomènes à travers l'atmosphère, océans, et la terre peut être prévisible sur des horizons temporels qui s'étendent d'un an à une décennie. Les nouvelles études sont toutes dérivées du Decadal Prediction Large Ensemble (DPLE), un énorme, base de données disponible gratuitement de simulations de modèles développées et hébergées au National Center for Atmospheric Research (NCAR).

Le DPLE a été conçu et créé spécifiquement pour permettre aux scientifiques de toutes disciplines de sonder les aspects du système Terre qui pourraient avoir des éléments de prévisibilité sur une échelle de temps décennale, combler le fossé entre les prévisions saisonnières et les projections climatiques. Jusque là, il a confirmé certains éléments que les scientifiques soupçonnaient déjà de pouvoir être prédits des années à l'avance, tels que les températures de surface de la mer dans l'Atlantique Nord, qui influencent la météo sur l'Europe entre autres. Mais l'examen de la mine de données a également permis de découvrir une foule d'autres possibilités.

"Cela fait deux ans que nous avons publié l'ensemble de données, et ce que nous avons appris a dépassé nos attentes, " a déclaré Steve Yeager, scientifique du NCAR, qui a mené le projet. "Des choses que les gens n'auraient jamais crues prévisibles, nous trouvons prévisible avec DPLE."

25, 600 années simulées

Le secret du succès de DPLE est sa taille. L'ensemble de données comprend 64 ensembles individuels (ou ensembles de simulations), un pour chaque année entre 1954 et 2017. Chaque ensemble se compose de 40 membres qui avancent d'une décennie dans le temps simulé. Au total, le jeu de données en contient 25, 600 années simulées d'informations climatiques. Les simulations ont été créées par le modèle de système terrestre communautaire (CESM) basé sur NCAR et exécutées principalement sur le système Cheyenne du NCAR-Wyoming Supercomputing Center.

Disposer d'un ensemble de 40 simulations de modèles individuels de la même décennie permet aux scientifiques de déceler des signaux délicats de prévisibilité qui seraient autrement manqués avec un seul, voire une poignée, d'exécutions de modèles. Chaque membre de l'ensemble est lancé en utilisant des conditions historiques pour l'année de départ, mais ensuite chacun est également modifié d'un montant presque indiscernable. L'ajustement minuscule est suffisant pour envoyer chaque simulation sur un chemin distinct, résultant en 40 façons possibles que le climat de la décennie aurait pu se dérouler.

Les scientifiques peuvent découvrir des domaines possibles de prévisibilité en examinant l'ensemble de l'ensemble. Les domaines où les simulations ont tendance à concorder sont candidats à la prévisibilité, et plus ils sont d'accord, plus la prédiction est susceptible d'être habile.

"Nous avons été les premiers à travailler sur la prédiction décennale en utilisant un grand ensemble dans un système à modèle unique, " a déclaré Yeager. " Le fait que nous ayons jeté tous ces membres de l'ensemble sur le problème est ce qui nous a permis d'obtenir ces résultats. "

Le succès du projet incite déjà Yeager et ses collègues à réfléchir à la suite. Une possibilité consiste à peaufiner les types d'observations utilisées pour démarrer l'ensemble. Parce que les phénomènes qui peuvent être prédits des années à l'avance ont tendance à être liés à des changements dans l'océan - qui se produisent sur des échelles de temps beaucoup plus longues que les changements dans l'atmosphère et sur terre - le DPLE original a utilisé l'état de l'océan et de la glace de mer comme point de départ des modèles. L'ajout d'observations de l'atmosphère et de la terre pourrait améliorer une certaine prévisibilité à relativement court terme de plus d'un an environ.

« Nous sommes vraiment intéressés par la façon de faire avancer cela – ce que nous pourrions faire pour passer au niveau supérieur, " a déclaré Yeager. "Le premier DPLE nous fournit des indices sur ce qui est possible. Maintenant, nous voulons affiner les techniques nécessaires pour faire des prédictions décennales quelque chose qui pourrait être utile aux décideurs et aux planificateurs. »