Prédiction du cycle d’activité magnétique du Soleil par modélisation dynamo

Le cycle d’activité du Soleil est gouverné par une dynamo magnétohydrodynamique ancrée profondément dans sa zone convective et est le moteur de toute l’activité observée à sa surface. Cette activité magnétique, causant fluctuations de la radiation et du vent solaire, est à l’origine de la météo spatiale dans la magnétosphère, la haute atmosphère et l’environnement terrestres. Une planification précise des infrastructures et missions spatiales et une meilleure connaissance de la chimie atmosphérique et de la climatologie requièrent donc inévitablement de mieux comprendre et prédire les comportements du milieu interplanétaire et du Soleil lui-même, en plus de nous donner un avant goût de ce qui se produit dans l’environnement d’exoplanètes autour d’autres étoiles.

Le modèle dynamo 2x2D, développé et calibré à l’aide d’un algorithme génétique d’optimisation par Lemerle et al (2015, ApJ, 810, 78; 2017, ApJ, 834, 133), offre un potentiel exceptionnel de prédiction de l’activité solaire. Le modèle a déjà permis la production de séquences temporelles prédictives de l’émergence des taches solaires (amplitude, moment du pic et durée du prochain cycle d’activité) pour le cycle 25 (Labonville et al 2019, SolPhys, 294, 6), avec pour particularité d’offrir naturellement et systématiquement un intervalle d’incertitude à chacune des solutions optimales proposées (à la manière des prédictions climatiques terrestres). Il s’agit déjà là d’un grand pas en avant en comparaison aux prédictions précédemment très incertaines de l’activité solaire, comme le témoigne l’attention obtenue de la communauté internationale.

Ce projet de recherche sera réalisé sur une durée de trois ans en collaboration avec le Groupe de Recherche en physique solaire de l’Université de Montréal et inclura annuellement un.e stagiaire d’été du Collège de Bois-de-Boulogne. Par l’amélioration des modules physiques internes du modèle, par de nouvelles calibrations dépendantes du temps et par une quantification distincte des incertitudes systématiques et stochastiques des prédictions, nous proposons d’enclencher une petite révolution dans la rigueur des prédictions de l’activité solaire, jusqu’à en doubler la portée temporelle. En plus de séquences temporelles, le modèle sera en mesure de fournir des prédictions bidimensionnelles du comportement de la surface solaire (asymétrie hémisphérique, cartes magnétiques), avec intervalles d’incertitude, qui seront ensuite utilisées pour la synthèse de l’irradiance spectrale du Soleil, directement utile aux modèles de la chimie atmosphérique et du climat terrestre.