关于大气和海洋相互预测的第一本综合性全球图景

世界著名的气候科学家J. Shukla称马里兰大学科学家的新论文是“可预测性研究历史上非常重要的论文。”

马里兰大学（UMD）科学家进行了新颖的统​​计分析，首次确定了海洋如何帮助预测低空大气的全球情况，反之亦然。他们观察到了海洋对温带大气层的普遍影响，这很难用大气和海洋环流的动力学模型来证明。研究结果发表在《气候杂志》上，“当地大气-海洋的可预测性：动态成因，提前期和季节性。”

该研究借鉴了在统计入门级课程中经常听到的经典陈述，即“相关不是因果关系”。克莱夫·格兰杰（Clive Granger）是诺贝尔奖获得者，他提出了一种通过区分因果关系来解决这一问题的新颖方法。

“格兰杰（Granger）方法基于一个简单但重要的概念，即原因先于其原因，并应在将来改进对反射的预测。我们意识到，这可能是研究大气与海洋之间相互作用的强大方法，并提供了它们相互预测程度的全球概况。” UMD环境系统科学家应用数学家Safa Motesharrei说。“这种方法揭示了更好地预测区域气候的潜力以及相互作用的性质。”

该研究首次发现了海洋对大气的普遍影响（左），并揭示了大气对海洋影响的详细空间结构（右）。

UMD大气与海洋科学系（AOSC）的博士生Eviatar Bach说：“有许多物理过程决定着大气与海洋之间的相互作用。”“例如，吹向海洋表面的风会产生洋流，而海洋表面会加热低层大气。大气与海洋之间的这些相互作用在气候以及我们预测气候的能力中起着重要作用，因此了解其地理结构非常重要。”

“众所周知，在热带海洋中，海洋主要是在驱动大气变化，而在温带热带中，大气通常是在驱动海洋，” UMD AOSC杰出大学教授Eugenia Kalnay说。“我在1986年制定了动力学规则来确定强迫的方向，其他人则使用气候模型解决了这个问题。这项研究提供了明确的答案。”

基本的格兰杰方法于1969年引入，但作者“巧妙地将其首次应用于大气和海洋数据，”德国波茨坦气候影响研究所复杂科学系主任Juergen Kurths说。合著者。库尔斯（Kurths）是一位杰出的物理学家，他开发了许多新颖的数学方法来研究气候和其他非线性系统。

NOAA太平洋海洋环境实验室的博士后研究员萨曼莎·威尔斯（Samantha Wills）说：“这项研究的最新发现是，格兰杰因果关系方法发现了海洋影响着温带几乎所有地方的大气。” 。“鉴于大气在温带气旋中占主导地位，而海洋对大气的影响并不比内部变化大得多，这可能是一项具有挑战性的任务。”

“以前的一般循环模型实验尚未证明这一点。尽管有一些特殊情况表明中纬度海面温度会对大气产生重大影响，但这种关系并不像本文所示的那样普遍存在，” J。Shukla说，乔治·梅森大学（George Mason University）的大学教授，他不是合著者。舒克拉（Shukla）是世界著名的气候科学家，他开创了可预测性研究。

此外，该研究对可预测性空间结构的估计可能有助于进一步推进耦合数据同化的科学，这种新兴的领域试图利用大气与海洋之间的相互作用来改善气候预测。

威尔斯说：“基于其他系统的信息来预测海洋或大气变化的能力为社会提供了准备应对未来影响的机会，例如对农业和渔业的影响。”

舒克拉说：“这在可预测性研究的历史上是非常重要的论文，它肯定会激发可预测性研究界的进一步研究。特别是，本文确定了地球上存在潜在可预测性的地理区域，可以将其收集起来以改善运营预测。”

参考：“当地大气-海洋的可预测性：《动力起源，交货期和季节性》，作者：Eviatar Bach，Safa Motesharrei，Eugenia Kalnay和Alfredo Ruiz-Barradas，2019年10月7日，气候杂志。DOI：
10.1175 / JCLI-D-18-0817.1