La NAO moyenne hivernale : bruit blanc et prévisibilité

Pourquoi cela importe pour le temps d’hiver

Les habitants du pourtour de l’Atlantique Nord savent que certains hivers sont tempétueux et humides tandis que d’autres sont calmes et froids ; un schéma appelé l’Oscillation Nord-Atlantique (NAO) aide à expliquer ces basculements. Comme la NAO influence les températures, les précipitations et les tempêtes en Europe, les scientifiques ont longtemps espéré pouvoir la prévoir des années à l’avance. Cette étude pose une question apparemment simple : la NAO contient‑elle un rythme caché qui la rendrait prévisible à l’échelle décennale, ou se comporte‑t‑elle plutôt comme un bruit aléatoire d’un hiver à l’autre ?

Un commutateur climatique au-dessus de l’Atlantique

La NAO décrit la différence de pression atmosphérique entre, grossièrement, l’Islande et les Açores. Quand ce contraste de pression est fort (NAO positive), les trajectoires des tempêtes se déplacent vers le nord, apportant des hivers doux et humides au nord de l’Europe et des conditions plus sèches au sud. Quand il est faible (NAO négative), le schéma s’inverse : le nord de l’Europe subit souvent un temps plus froid et plus sec tandis que le sud devient plus humide. Parce que cet indice unique résume une grande part du climat hivernal de l’Atlantique Nord, déterminer s’il possède des cycles intrinsèques pourrait donner des indices puissants sur les hivers européens à venir.

À la recherche de rythmes cachés

Des études précédentes ont suggéré que la NAO pourrait osciller avec des périodes préférentielles d’environ 2 à 10 ans, et surtout autour de 7–8 ans. Si ces pics étaient réels et persistants, ils fonctionneraient comme un battement de cœur, fournissant aux prévisionnistes un repère pour les prévisions à long terme. Les auteurs ont réexaminé cette idée en utilisant plus de 150 ans d’observations et un large ensemble de simulations de modèles climatiques modernes. Ils ont comparé l’enregistrement réel de la NAO à des milliers de séries temporelles purement aléatoires de « bruit blanc », en utilisant des outils qui examinent comment la variabilité se répartit selon les échelles de temps (spectres et ondelettes) et comment chaque hiver est relié au suivant (tests autorégressifs et autres tests de séries temporelles).

Quand le climat ressemble à de la statique

À première vue, la NAO observée et une série de bruit blanc sont étonnamment difficiles à distinguer, même après lissage des données pour mettre en valeur les fluctuations décennales. Les chercheurs ont trouvé que l’accroissement autour de 8 ans souvent mentionné dans le spectre de puissance de la NAO apparaît après 1950 — mais pas dans les décennies antérieures, et pas de façon cohérente dans les modèles. Lorsqu’ils ont examiné l’ensemble des échelles de temps, le nombre de fréquences apparemment « spéciales » dans les observations n’était pas plus grand que ce que l’on attendrait par simple hasard dans du bruit blanc. Les analyses par ondelettes, qui suivent comment la puissance à différentes périodes varie dans le temps, ont de même montré que le signal de 8 ans post‑1950 pouvait tout à fait être une flambée aléatoire plutôt qu’un cycle stable.

Ce que disent les modèles climatiques

L’équipe s’est ensuite tournée vers un grand ensemble de modèles CMIP6 : 215 simulations issues de 45 modèles différents couvrant la période historique. Si une structure décennale réelle de la NAO existait et que les modèles la reproduisaient, certains modèles ou leur moyenne d’ensemble devraient montrer des pics nets à des échelles multiannuelles. Au lieu de cela, les spectres des modèles étaient essentiellement plats — tout comme du bruit blanc — et seulement environ 5 % des runs présentaient des caractéristiques statistiquement inhabituelles, exactement ce que le hasard prédirait. Les tests de dépendance d’une valeur de la NAO d’un hiver à l’autre n’ont pas non plus révélé de mémoire robuste ni dans les observations ni dans les modèles. L’aléa interne d’une année sur l’autre au sein de chaque modèle était bien plus important que toute différence systématique entre modèles, ce qui implique que la physique des modèles apporte peu de structure prédictible à la NAO à ces échelles.

Limites des prévisions NAO à long terme

En réunissant toutes les lignes de preuve, les auteurs concluent que la NAO moyenne hivernale est, à très bonne approximation, un bruit gaussien blanc à l’échelle interannuelle et décennale. En termes clairs, cela signifie que connaître la NAO des quelques hivers précédents apporte presque aucune aide pour prédire sa valeur dans plusieurs années ; la meilleure prévision statistique est essentiellement une moyenne à long terme. Bien qu’il puisse exister des connexions physiques subtiles avec des composantes plus lentes du système climatique ou des chocs externes aléatoires tels que des éruptions volcaniques, ceux‑ci laissent peu de trace dans la NAO moyenne hivernale elle-même. Pour l’instant, cette étude suggère que les espoirs de prévisions décennales très performantes de la NAO — et les perspectives hivernales détaillées pour l’Europe qui en découleraient — resteront probablement hors de portée.

Citation: Christiansen, B., Yang, S. The winter mean NAO: white noise and predictability. npj Clim Atmos Sci 9, 53 (2026). https://doi.org/10.1038/s41612-026-01326-7

Mots-clés: Oscillation Nord-Atlantique, variabilité climatique, prévisibilité décennale, bruit blanc, climat hivernal en Europe