马里兰大学 (UMD) 的科学家们进行了一项新颖的统计分析，首次确定了海洋如何帮助预测低层大气的全球图景，反之亦然。他们观察到海洋对温带地区大气的普遍影响，这很难用大气和海洋环流的动态模型来证明。结果发表在今天的《气候杂志》上，“当地大气-海洋的可预测性：动力起源、交货时间和季节性”。
该研究借鉴了统计学入门课程中经常听到的经典陈述，即“相关性不是因果关系”。克莱夫·格兰杰 (Clive Granger) 是一位诺贝尔奖获得者数学家，他提出了一种通过区分相关性和因果关系来解决这个问题的新方法。
“格兰杰方法依赖于一个简单但重要的概念，即原因先于其结果，并且应该改进对其未来影响的预测。我们意识到这可能是研究大气和海洋之间相互作用的有力方法，并且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。”
“有许多物理过程控制着大气和海洋之间的相互作用，”主要作者、UMD 大气与海洋科学系 (AOSC) 博士生 Eviatar Bach 说。“例如，吹在海面上的风会产生洋流，海面加热低层大气。大气和海洋之间的这些相互作用对气候和我们的预测能力起着重要作用，因此了解它们的地理结构很重要.”
“众所周知，在热带海洋中，海洋主要驱动大气变化，而在温带地区，大气通常驱动海洋，”共同作者、UMD AOSC 杰出大学教授 Eugenia Kalnay 说。“我在 1986 年开发了一个动力学规则来确定强迫的方向，其他人已经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。”
德国波茨坦气候影响研究所复杂性科学部主任 Juergen Kurths 说，基本的 Granger 方法于 1969 年引入，但作者“首次巧妙地将其应用于大气和海洋数据”合著者。Kurths 是一位杰出的物理学家，他开发了许多用于研究气候和其他非线性系统的新颖数学方法。
“这项研究最新颖的发现是，格兰杰因果关系的方法发现，海洋几乎影响了温带地区所有地方的大气，”美国国家海洋和大气管理局太平洋海洋环境实验室的博士后研究员萨曼莎威尔斯说，他不是合著者.“鉴于大气在温带地区的海气相互作用中占主导地位，而海洋对大气的影响并不比内部变化大多少，这可能是一项具有挑战性的任务。”
“以前的一般环流模型实验没有证明这一点。虽然有一些特殊情况表明中纬度海面温度对大气有重大影响，但这种关系并不像正如这篇论文所显示的那样无处不在，”乔治梅森大学的大学教授 J. Shukla 说，他不是合著者。Shukla 是一位气候科学家，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有助于进一步推进耦合数据同化科学，这一新兴领域试图利用大气和海洋之间的相互作用来改善气候预测。
“根据来自其他系统的信息预测海洋或大气变化的能力为社会提供了为未来影响做好准备的机会，例如农业和渔业，”威尔斯说。
“这是可预测性研究史上非常重要的一篇论文，”舒克拉说，“它肯定会激发可预测性研究界的进一步研究。特别是，这篇论文确定了全球存在潜在可预测性的地理区域，收获以改善运营预测。”
