Gilbert Walker : l'homme qui a trouvé une balançoire dans le ciel

Il a été embauché en 1904 pour faire quelque chose que personne ne savait faire : prédire la mousson indienne. Il n'avait aucune formation en météorologie. Son prédécesseur l'avait recruté précisément pour cette raison : ce que le Département météorologique de l'Inde voulait, ce n'était pas un autre météorologue mais un mathématicien, et Gilbert Walker avait été « Senior Wrangler » à Cambridge. Ce qu'il a finalement découvert, enfoui dans des décennies de relevés barométriques provenant de stations éparpillées sur la planète, était un rythme que personne n'avait soupçonné : une vaste balançoire de pression oscillant entre les océans Indien et Pacifique. Il faudra soixante-cinq ans et un autre scientifique pour expliquer pourquoi elle existait.

Senior Wrangler, puis un détour

Walker est né à Rochdale, dans le Lancashire, en 1868, et a suivi le parcours classique de l'élite mathématique victorienne : le Trinity College de Cambridge, où il a été nommé « Senior Wrangler » en 1889, soit le premier du tripos de mathématiques, une distinction qui, à cette époque, faisait office de classement national. Il est resté comme enseignant-chercheur et a donné des cours de mathématiques appliquées.

Puis John Eliot, qui dirigeait le service météorologique de l'Inde britannique, a cherché un successeur et a décidé qu'il voulait quelqu'un ayant un penchant pour les mathématiques plutôt que quelqu'un connaissant déjà la météo. Walker a quitté son poste à Cambridge en 1903 et, en 1904, il était directeur général des observatoires en Inde. Sur le papier, c'était une nomination excentrique. En pratique, c'était le début de la science climatique moderne.

Le travail que personne ne pouvait faire

La raison d'être du département était la mousson. Tout en Inde — la récolte, les revenus, la survie de dizaines de millions de personnes — dépendait de l'arrivée des pluies d'été et de leur abondance, et les prévisions dont Walker a hérité relevaient davantage de la conjecture éclairée que de la science.

Sa réponse a été méthodologique plutôt qu'observationnelle. Il a introduit la corrélation statistique et la régression dans un domaine qui ne les avait pratiquement pas utilisées, et il l'a fait à grande échelle, en recherchant systématiquement des relations entre les pluies indiennes et des mesures prises partout sur Terre. Il s'agissait, en effet, d'une analyse de données à l'échelle industrielle réalisée avec des crayons, des tableaux et une grande équipe de calculateurs humains, des décennies avant que les machines n'existent pour le faire. Cela demandait un cran inhabituel : Walker suggérait que le comportement de l'atmosphère au-dessus de l'Inde pouvait être lisible sur un baromètre au Chili ou en Australie, sans aucune théorie pour expliquer pourquoi il en serait ainsi.

L'Oscillation australe

Il avait raison. Des tableaux de corrélation est apparu le phénomène qu'il a nommé l'Oscillation australe : une grande balançoire de pression atmosphérique entre l'océan Indien et le Pacifique, de sorte que lorsque la pression augmente à une extrémité, elle chute à l'autre, ce qui entraîne des changements de température et de précipitations sur d'immenses étendues du globe. Walker avait trouvé un mode de variabilité à l'échelle planétaire qui se comportait comme un système connecté.

Il ne s'est pas arrêté là. Il a également identifié l'Oscillation nord-atlantique et l'Oscillation nord-pacifique, les modèles de pression qui régissent une grande partie du climat hivernal de l'Europe, de l'Amérique du Nord et du Pacifique Nord. Ensemble, ces trois découvertes constituent une grande partie de l'architecture de base de la manière dont les climatologues décrivent aujourd'hui la variabilité interannuelle. L'Oscillation australe s'est avérée être la moitié atmosphérique de ce qu'on appelle maintenant El Niño-Oscillation australe, la plus importante source de variation climatique interannuelle sur la planète.

Parallèlement, en travaillant sur les problèmes de séries temporelles que l'analyse a soulevés, Walker a développé des méthodes qui, avec celles du statisticien Udny Yule, sont devenues les équations de Yule-Walker, des outils fondamentaux dans l'analyse des processus autorégressifs, utilisés aujourd'hui bien au-delà de la météorologie.

Ramanujan, boomerangs et flûtes

La curiosité de Walker était indisciplinée au meilleur sens du terme. Il a publié des travaux sur la dynamique des boomerangs, l'aérodynamisme du vol des oiseaux, la physique de la flûte et la relativité. Il était musicien et artiste. Et dans l'un des actes de repérage de talents les plus marquants de l'histoire des mathématiques, il a reconnu le talent de Srinivasa Ramanujan et l'a soutenu par une recommandation auprès de l'université de Madras, ce qui a permis d'obtenir la bourse qui a lancé la carrière de Ramanujan.

Il a quitté l'Inde en 1924, a été anobli et a poursuivi ses recherches sur le climat à l'Imperial College de Londres, servant comme président de la Royal Meteorological Society en 1926-1927. À cette époque, il avait déjà exprimé l'anxiété qui définissait sa propre méthode. Écrivant en 1927, il avertissait qu'« il existe, aujourd'hui, toujours un risque que les spécialistes de deux sujets... grandissent non seulement sans connaissance du travail de l'autre, mais qu'ils ignorent également les problèmes nécessitant une assistance mutuelle ».

Pourquoi Gilbert est qualifié de génie

La qualité impliquée est spécifique et légèrement démodée : la capacité à détecter une structure réelle dans des données avant qu'aucune théorie n'existe pour la prédire. Walker n'était pas un physicien expliquant un mécanisme. C'était un mathématicien qui faisait confiance à la corrélation, l'appliquait à une échelle que personne n'avait tentée, et avait le discernement nécessaire pour distinguer un signal planétaire significatif parmi les milliers de relations fallacieuses qu'une telle recherche génère inévitablement. Trouver l'Oscillation australe de cette manière relevait davantage de l'exploit de reconnaissance de formes que de la déduction — et une reconnaissance de formes de cette qualité, soutenue sur des décennies de chiffres tabulés, est rare.

Le contre-argument est simple et Walker lui-même ne pouvait pas y répondre. Il pouvait décrire la balançoire ; il ne pouvait pas dire ce qui la faisait basculer. Sans mécanisme physique, une corrélation, aussi robuste soit-elle, reste vulnérable à l'accusation d'être un artefact d'une recherche très vaste. L'explication n'est arrivée qu'en 1969, lorsque Jacob Bjerknes a démontré le couplage entre l'océan et l'atmosphère qui pilote le système, et c'est Bjerknes qui obtient le crédit pour la physique. Il y a aussi une question d'échelle : Walker disposait des ressources d'un service scientifique colonial et d'armées d'employés effectuant les calculs. Ce qu'il a fourni, c'est une direction, pas un calcul.

Pourtant, la direction était la partie la plus difficile. Il a choisi de chercher des téléconnexions à travers les océans alors qu'il n'y avait aucune raison de les attendre, il a nommé les bonnes, et les structures qu'il a identifiées (Sud, Atlantique Nord, Pacifique Nord) restent le vocabulaire standard du domaine un siècle plus tard. C'est un taux de réussite très élevé pour quelqu'un qui travaille à l'aveugle. Le mot génie est ici approprié, à condition qu'on comprenne qu'il signifie un flair exceptionnel pour le signal plutôt qu'une imagination théorique exceptionnelle.

Héritage

Walker est mort en 1958, onze ans avant que Bjerknes ne le justifie. Le renversement atmosphérique qui pilote le Pacifique s'appelle désormais la circulation de Walker ; l'Institut Walker de l'Université de Reading porte son nom dans la recherche climatique contemporaine ; et les équations de Yule-Walker figurent dans la boîte à outils de quiconque ajuste une série temporelle. Chaque prévision saisonnière qui commence par se demander ce que fait El Niño cette année travaille dans un cadre qu'il a assemblé à partir de relevés barométriques et de coefficients de corrélation, au service d'une question — les pluies arriveront-elles ? — à laquelle il n'a jamais tout à fait réussi à répondre.