2012年夏天，一系列嚴酷的熱浪炙烤了美國大部分地區，破紀錄的高溫助長了數十年來該國遭遇的範圍最廣、代價最高的乾旱之一。
綜合來看，酷熱高溫和乾旱造成約 315 億美元的損失，並導致數十人死亡。高溫是如此強烈，以至於融化了道路和機場跑道。
在那年五月，當美國國家海洋和大氣管理局釋出夏季預報時，它曾預測正常溫度為中西部和東北部——這一預報顯然未能實現。
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這種季節性預報是出了名的困難，但週一在《自然-地球科學》雜誌上詳細描述的一項新研究指出了一種可能更好地預測當年夏天席捲該國的極端高溫型別的方法。
美國東部熱浪發生前幾周和幾天內太平洋溫度模式的演變。
圖片來源：McKinnon et al.
透過識別出一種似乎在美國東部主要熱浪事件之前出現的太平洋溫度模式，這項研究可能幫助預報員為農民、城市和公共事業部門提供更多時間來做準備。隨著世界持續變暖，熱浪變得更加頻繁和強烈，這種早期預警將變得越來越重要。
“獲得準確的、提前時間長的預測一直非常困難，”斯坦福大學的氣候科學家 Noah Diffenbaugh 說，他沒有參與這項研究。“這篇論文有點擴充套件了我們在更長時間尺度上進行預測的潛力。”
海洋模式顯現
Karen McKinnon 和她的同事們透過首先檢視美國各地 1613 個氣象站自 1982 年以來 6 月下旬至 8 月下旬的每日溫度資料，發現了與太平洋溫度的聯絡。他們將該國劃分為往往同時經歷極端高溫的廣大區域。（極端高溫日被定義為該區域最熱的 5% 氣象站的溫度至少比平均水平高 11.7°F 或 6.5°C 的一天。）
他們專注於出現的最大分組，該分組從美國中西部向下延伸到東南部，再向上沿海岸延伸到東北部。該區域與主要人口中心以及重要的農田重合。
然後，研究人員查看了這些極端高溫日是否傾向於與北太平洋海面溫度的任何特定模式相對應。模式之一“非常清晰地顯現出來”，位於科羅拉多州博爾德市國家大氣研究中心的博士後研究員 McKinnon 說。在一個橫跨整個海洋盆地且大致與美國緯度相同的區域，他們發現北部是低於正常水平的冷水，與南部高於正常水平的暖水相鄰。
該國熱浪與特定太平洋溫度模式相對應的區域。紫色和紅色表示對應最強烈的個別氣象站。
圖片來源：McKinnon et al.
不僅這種模式與美國東部的極端高溫同時出現，研究小組還可以追溯到熱浪來襲之前，並用它來預測極端高溫天氣的可能性。
研究人員發現，海洋模式可用於預測廣闊區域內長達 50 天的極端高溫的機率增加，並且隨著海洋模式的演變，預測技能在更接近事件時會提高。
該團隊使用該模式對 2012 年嚴酷的夏季進行了“後報”，並能夠在 5 月中旬就預測到 6 月底極端高溫機率的增加。
該團隊發現，這種模式也可用於預測某些個別氣象站的極端高溫，主要是在該國中部的某個區域。McKinnon 說，那裡的聯絡更清晰可能是因為與熱浪相關的熱空氣穹頂往往以該區域為中心。
海洋模式與美國東部極端高溫之間究竟為何存在聯絡尚不清楚。 McKinnon 說，兩種主要的想法是，海洋模式正在以某種方式影響大氣，從而導致最終的熱穹頂積聚，或者海洋模式和熱穹頂都是由其他第三因素引起的。 McKinnon 和她的同事們現在正在使用計算機模型來“試圖更詳細地梳理”正在發生的事情，她說。
“良好案例研究”
隨著溫室氣體在大氣中捕獲越來越多的熱量，地球全球變暖最明顯的含義之一是熱浪將變得更加普遍和強烈，這引發了人們對未來農業、基礎設施和弱勢群體影響的擔憂。 Diffenbaugh 說，這些擔憂可能會使長期預測在未來變得特別有價值，因為“我們可以就如何管理風險做出決策”。
然而，要跨越的一個障礙是嘗試使用這種海洋模式進行即時預報，“看看它是否真的有效”，天氣公司的一位業務氣象學家 Michael Ventrice 說。
McKinnon 和她的團隊計劃今年就這樣做，可能會在四月份的某個時候開始。
目前，Ventrice 和其他季節性預報員使用的模型預測今年將是近年來最熱的夏季之一。然而，McKinnon 和她的同事們確定的海洋模式卻相反，這往往表明夏季天氣會較涼爽。
“這是一個很好的案例研究，”沒有參與這項研究的 Ventrice 說。
“顯然，這有點令人擔憂，”McKinnon 在談到進行即時預報時說，因為即使他們的預報記錄在多年來都很好，但對於特定年份來說也可能不準確。其他無數的氣候因素在天氣中發揮作用，其中任何一個都可能壓倒太平洋的聯絡。
Ventrice 說，雖然要理解和鞏固極端高溫與太平洋溫度模式之間的聯絡還有很多工作要做，但這種可能性很有趣，因為“我們一直在尋找更好的方法”來擴充套件季節性預測。