本杰明·斯托勒 （Benjamin Storer） 的这幅插图显示了海洋天气系统（中尺度涡旋），这些数据与大气驱动的气候尺度洋流（黑线）叠加在一起，这些洋流可以通过侯赛因·阿鲁伊 （Hussein Aluie） 实验室开发的粗粒度技术提取。该图像揭示了这些海洋天气系统在与气候尺度相互作用时如何被激发（红色）或减弱（蓝色），这遵循反映全球大气环流的模式。图片来源：罗切斯特大学/本杰明·斯托勒
该团队通过采用机械分析而不是统计分析，为理解气候系统提供了一个新的框架。
一个国际科学家小组发现了第一个将海洋中看似随机的天气系统与全球范围内的气候联系起来的直接证据。在罗切斯特大学机械工程系副教授、该大学激光能量学实验室的科学家侯赛因·阿鲁伊（Hussein Aluie）的带领下，该团队在《科学进展》上报告了他们的发现。
海洋的天气模式与我们在陆地上所经历的一样，但在不同的时间和长度尺度上，主要作者本杰明·斯托勒（Benjamin Storer）说，他是Aluie湍流和复杂流动小组的研究助理。陆地上的天气模式可能持续几天，宽度约为500公里，而海洋天气模式（如漩涡）持续三到四个星期，但大小约为五分之一。
将海洋运动与气候联系起来
“科学家们长期以来一直推测，海洋中这些无处不在且看似随机的运动与气候尺度相通，但它一直很模糊，因为不清楚如何解开这个复杂的系统来测量它们的相互作用，”Aluie说。“我们开发了一个可以做到这一点的框架。我们发现的不是人们所期望的，因为它需要气氛的调解。
该小组的目标是了解能量如何通过整个地球海洋中的不同渠道。他们使用了 Aluie 在 2019 年开发的一种数学方法，随后由 Storer 和 Lauie 将其实施到高级代码中，使他们能够研究从地球周长到 10 公里的不同模式的能量转移。然后，这些技术被应用于来自高级气候模型和卫星观测的海洋数据集。
调查结果和启示
该研究表明，海洋天气系统在与气候尺度相互作用时既充满活力又减弱，并以一种反映全球大气环流的模式出现。研究人员还发现，赤道附近被称为“热带辐合带”的大气带产生了全球30%的降水量，引起了大量的能量转移，并产生了海洋湍流。
Storer和Aluie说，研究在多个尺度上发生的这种复杂的流体运动并不容易，但与以前将天气与气候变化联系起来的尝试相比，它具有优势。他们认为，该团队的工作为更好地了解气候系统创造了一个有前途的框架。
“人们对全球变暖和气候变化如何影响极端天气事件非常感兴趣，”Aluie说。“通常，这种研究工作是基于统计分析，需要广泛的数据才能对不确定性有信心。我们正在采取一种基于机理分析的不同方法，这减轻了其中一些要求，使我们能够更容易地理解因果关系。
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