Исследование основано на классическом утверждении, которое часто можно услышать на вводных занятиях по статистике, что «корреляция не является причинно-следственной связью."Клайв Грейнджер был математиком, лауреатом Нобелевской премии, который придумал новый метод решения этой проблемы, отличая корреляцию от причинной связи.
"Метод Грейнджера основан на простом, но важном представлении о том, что причина предшествует ее следствию, и должен улучшить прогноз ее последствий в будущем. Мы поняли, что это может быть мощным методом для изучения взаимодействий между атмосферой и океаном и для получения глобальной картины того, насколько хорошо они предсказывают друг друга », – сказал математик-прикладник Сафа Мотешаррей, специалист по экологическим системам из Университета Мэриленд. "Этот метод проливает свет как на возможность более точного прогнозирования регионального климата, так и на характер взаимодействий."
«Существует множество физических процессов, которые управляют взаимодействием между атмосферой и океаном», – сказал ведущий автор Эвиатар Бах, аспирант кафедры атмосферных и океанических наук (AOSC) в UMD. "Например, ветер, дующий на поверхности океана, создает течения, а поверхность моря нагревает нижние слои атмосферы. Эти взаимодействия между атмосферой и океаном играют важную роль в климате и нашей способности его предсказывать, поэтому важно понимать их географическую структуру."
«Известно, что в тропических океанах океан в основном управляет атмосферными изменениями, в то время как во внетропиках атмосфера, как правило, движет океаном», – сказала соавтор Евгения Калнай, заслуженный профессор AOSC в UMD. "Я разработал динамическое правило для определения направления воздействия в 1986 году, и другие исследовали этот вопрос, используя климатические модели.Это исследование дает окончательный ответ."
Базовый метод Грейнджера был представлен в 1969 году, но авторы «впервые ловко применили его к данным об атмосфере и океане», – сказал Юрген Куртс, руководитель отдела науки о сложности Потсдамского института исследований влияния климата в Германии, который не был соавтор. Куртс – выдающийся физик, разработавший множество новых математических методов для изучения климата и других нелинейных систем.
«Самым новым открытием этого исследования является то, что метод причинности Грейнджера обнаружил, что океан влияет на атмосферу почти повсюду в экстратропиках», – сказала Саманта Уиллс, научный сотрудник Тихоокеанской морской экологической лаборатории NOAA, которая не была соавтором. "Это может быть сложной задачей, учитывая, что атмосфера преобладает во взаимодействии между воздухом и морем во внетропических регионах, а влияние океана на атмосферу не намного больше, чем внутренняя изменчивость."
"Это не было продемонстрировано предыдущими экспериментами с общей моделью циркуляции.
Хотя было несколько особых случаев, когда было показано, что температура поверхности моря в средних широтах оказывает значительное влияние на атмосферу, эта взаимосвязь не была известна как повсеместная, как показано в этой статье », – сказал Дж. Шукла, профессор Университета Джорджа Мейсона, который не был соавтором.
Шукла – ученый-климатолог, первопроходец исследований предсказуемости.
Более того, проведенные в исследовании оценки пространственной структуры предсказуемости могут помочь в дальнейшем продвижении науки об ассимиляции связанных данных, зарождающейся области, которая пытается использовать взаимодействие между атмосферой и океаном для улучшения предсказания климата.
«Способность предвидеть изменения в океане или атмосфере на основе информации из другой системы дает обществу возможность подготовиться к будущим воздействиям, например, на сельское хозяйство и рыболовство», – сказал Уиллс.
«Это очень важная статья в истории исследований предсказуемости, – сказал Шукла. – Она, несомненно, вдохновит сообщество исследователей предсказуемости на дальнейшие исследования. В частности, в этом документе определены географические регионы на земном шаре, в отношении которых существует потенциальная предсказуемость, которую можно собрать для улучшения оперативных прогнозов."