一个国际科学家小组首次发现了将海洋中看似随机的天气系统与全球气候联系起来的直接证据。该研究小组由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）领导，在《科学进展》（Science Advances）杂志上报告了他们的发现。
本杰明-斯托尔（Benjamin Storer）绘制的这幅插图显示了海洋天气系统（中尺度涡）与大气驱动的气候尺度洋流（黑线）的叠加数据。图像显示了这些海洋天气系统在与气候尺度相互作用时是如何被激活（红色）或削弱（蓝色）的，其模式与全球大气环流如出一辙。图片来源：罗切斯特大学/本杰明-斯托尔（Benjamin Storer
领衔作者本杰明-斯托尔（Benjamin Storer）是阿鲁埃湍流与复杂流研究小组的副研究员，他说，海洋的天气模式与我们在陆地上经历的天气模式类似，但时间和长度尺度不同。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）持续三到四周，但大小只有陆地上的五分之一。
"长期以来，科学家们一直猜测，海洋中这些无处不在、看似随机的运动会与气候尺度发生沟通，但一直都很模糊，因为不清楚如何拆分这个复杂的系统来测量它们之间的相互作用，"阿鲁伊说。"我们开发了一个框架，正好可以做到这一点。我们的发现与人们的预期不同，因为它需要大气层的调节"。
该小组的目标是了解能量是如何通过海洋中的不同通道传递到整个地球的。他们使用了阿鲁伊在2019年开发的一种数学方法，该方法随后被斯托尔和阿鲁伊应用到高级代码中，使他们能够研究从地球周长到10公里的不同模式的能量传递。这些技术随后被应用于来自先进气候模型和卫星观测的海洋数据集。
研究显示，海洋天气系统在与气候尺度相互作用时，既会被激发，也会被削弱，其模式与全球大气环流如出一辙。研究人员还发现，赤道附近一个名为"热带辐合带"的大气带产生了全球 30% 的降水，导致大量能量转移，并产生海洋湍流。
斯托尔和阿鲁伊说，研究在多个尺度上发生的如此复杂的流体运动并非易事，但它比以往将天气与气候变化联系起来的尝试更有优势。他们认为，研究小组的工作为更好地理解气候系统提供了一个前景广阔的框架。
"全球变暖和不断变化的气候是如何影响极端天气事件的，这引起了很多人的兴趣，"阿鲁伊说。"通常，此类研究工作基于统计分析，需要大量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，这种方法减轻了其中一些要求，使我们能够更容易地了解因果关系"。
编译自/scitechdaily