一個(gè)國際科學(xué)家小組首次發(fā)現(xiàn)了將海洋中看似隨機(jī)的天氣系統(tǒng)與全球氣候聯(lián)系起來的直接證據(jù)。該研究小組由羅切斯特大學(xué)機(jī)械工程系副教授、該大學(xué)激光能量學(xué)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家侯賽因-阿魯伊（Hussein Aluie）領(lǐng)導(dǎo)，在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）雜志上報(bào)告了他們的發(fā)現(xiàn)。

本杰明-斯托爾（Benjamin Storer）繪制的這幅插圖顯示了海洋天氣系統(tǒng)（中尺度渦）與大氣驅(qū)動(dòng)的氣候尺度洋流（黑線）的疊加數(shù)據(jù)。圖像顯示了這些海洋天氣系統(tǒng)在與氣候尺度相互作用時(shí)是如何被激活（紅色）或削弱（藍(lán)色）的，其模式與全球大氣環(huán)流如出一轍。圖片來源：羅切斯特大學(xué)/本杰明-斯托爾（Benjamin Storer

領(lǐng)銜作者本杰明-斯托爾（Benjamin Storer）是阿魯埃湍流與復(fù)雜流研究小組的副研究員，他說，海洋的天氣模式與我們在陸地上經(jīng)歷的天氣模式類似，但時(shí)間和長度尺度不同。陸地上的天氣模式可能持續(xù)幾天，寬度約為 500 公里，而海洋天氣模式（如漩渦）持續(xù)三到四周，但大小只有陸地上的五分之一。

"長期以來，科學(xué)家們一直猜測，海洋中這些無處不在、看似隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)會(huì)與氣候尺度發(fā)生溝通，但一直都很模糊，因?yàn)椴磺宄绾尾鸱诌@個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)來測量它們之間的相互作用，"阿魯伊說。"我們開發(fā)了一個(gè)框架，正好可以做到這一點(diǎn)。我們的發(fā)現(xiàn)與人們的預(yù)期不同，因?yàn)樗枰髿鈱拥恼{(diào)節(jié)"。

該小組的目標(biāo)是了解能量是如何通過海洋中的不同通道傳遞到整個(gè)地球的。他們使用了阿魯伊在2019年開發(fā)的一種數(shù)學(xué)方法，該方法隨后被斯托爾和阿魯伊應(yīng)用到高級(jí)代碼中，使他們能夠研究從地球周長到10公里的不同模式的能量傳遞。這些技術(shù)隨后被應(yīng)用于來自先進(jìn)氣候模型和衛(wèi)星觀測的海洋數(shù)據(jù)集。

研究顯示，海洋天氣系統(tǒng)在與氣候尺度相互作用時(shí)，既會(huì)被激發(fā)，也會(huì)被削弱，其模式與全球大氣環(huán)流如出一轍。研究人員還發(fā)現(xiàn)，赤道附近一個(gè)名為"熱帶輻合帶"的大氣帶產(chǎn)生了全球 30% 的降水，導(dǎo)致大量能量轉(zhuǎn)移，并產(chǎn)生海洋湍流。

斯托爾和阿魯伊說，研究在多個(gè)尺度上發(fā)生的如此復(fù)雜的流體運(yùn)動(dòng)并非易事，但它比以往將天氣與氣候變化聯(lián)系起來的嘗試更有優(yōu)勢。他們認(rèn)為，研究小組的工作為更好地理解氣候系統(tǒng)提供了一個(gè)前景廣闊的框架。

"全球變暖和不斷變化的氣候是如何影響極端天氣事件的，這引起了很多人的興趣，"阿魯伊說。"通常，此類研究工作基于統(tǒng)計(jì)分析，需要大量數(shù)據(jù)才能對(duì)不確定性有信心。我們正在采取一種基于機(jī)理分析的不同方法，這種方法減輕了其中一些要求，使我們能夠更容易地了解因果關(guān)系"。