2012年夏天，一系列严酷的热浪炙烤了美国大部分地区，破纪录的高温助长了数十年来该国遭遇的范围最广、代价最高的干旱之一。
综合来看，酷热高温和干旱造成约 315 亿美元的损失，并导致数十人死亡。高温是如此强烈，以至于融化了道路和机场跑道。
在那年五月，当美国国家海洋和大气管理局发布夏季预报时，它曾预测正常温度为中西部和东北部——这一预报显然未能实现。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事。
这种季节性预报是出了名的困难，但周一在《自然-地球科学》杂志上详细描述的一项新研究指出了一种可能更好地预测当年夏天席卷该国的极端高温类型的方法。
美国东部热浪发生前几周和几天内太平洋温度模式的演变。
图片来源：McKinnon et al.
通过识别出一种似乎在美国东部主要热浪事件之前出现的太平洋温度模式，这项研究可能帮助预报员为农民、城市和公共事业部门提供更多时间来做准备。随着世界持续变暖，热浪变得更加频繁和强烈，这种早期预警将变得越来越重要。
“获得准确的、提前时间长的预测一直非常困难，”斯坦福大学的气候科学家 Noah Diffenbaugh 说，他没有参与这项研究。“这篇论文有点扩展了我们在更长时间尺度上进行预测的潜力。”
海洋模式显现
Karen McKinnon 和她的同事们通过首先查看美国各地 1613 个气象站自 1982 年以来 6 月下旬至 8 月下旬的每日温度数据，发现了与太平洋温度的联系。他们将该国划分为往往同时经历极端高温的广大区域。（极端高温日被定义为该区域最热的 5% 气象站的温度至少比平均水平高 11.7°F 或 6.5°C 的一天。）
他们专注于出现的最大分组，该分组从美国中西部向下延伸到东南部，再向上沿海岸延伸到东北部。该区域与主要人口中心以及重要的农田重合。
然后，研究人员查看了这些极端高温日是否倾向于与北太平洋海面温度的任何特定模式相对应。模式之一“非常清晰地显现出来”，位于科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心的博士后研究员 McKinnon 说。在一个横跨整个海洋盆地且大致与美国纬度相同的区域，他们发现北部是低于正常水平的冷水，与南部高于正常水平的暖水相邻。
该国热浪与特定太平洋温度模式相对应的区域。紫色和红色表示对应最强烈的个别气象站。
图片来源：McKinnon et al.
不仅这种模式与美国东部的极端高温同时出现，研究小组还可以追溯到热浪来袭之前，并用它来预测极端高温天气的可能性。
研究人员发现，海洋模式可用于预测广阔区域内长达 50 天的极端高温的几率增加，并且随着海洋模式的演变，预测技能在更接近事件时会提高。
该团队使用该模式对 2012 年严酷的夏季进行了“后报”，并能够在 5 月中旬就预测到 6 月底极端高温几率的增加。
该团队发现，这种模式也可用于预测某些个别气象站的极端高温，主要是在该国中部的某个区域。McKinnon 说，那里的联系更清晰可能是因为与热浪相关的热空气穹顶往往以该区域为中心。
海洋模式与美国东部极端高温之间究竟为何存在联系尚不清楚。 McKinnon 说，两种主要的想法是，海洋模式正在以某种方式影响大气，从而导致最终的热穹顶积聚，或者海洋模式和热穹顶都是由其他第三因素引起的。 McKinnon 和她的同事们现在正在使用计算机模型来“试图更详细地梳理”正在发生的事情，她说。
“良好案例研究”
随着温室气体在大气中捕获越来越多的热量，地球全球变暖最明显的含义之一是热浪将变得更加普遍和强烈，这引发了人们对未来农业、基础设施和弱势群体影响的担忧。 Diffenbaugh 说，这些担忧可能会使长期预测在未来变得特别有价值，因为“我们可以就如何管理风险做出决策”。
然而，要跨越的一个障碍是尝试使用这种海洋模式进行实时预报，“看看它是否真的有效”，天气公司的一位业务气象学家 Michael Ventrice 说。
McKinnon 和她的团队计划今年就这样做，可能会在四月份的某个时候开始。
目前，Ventrice 和其他季节性预报员使用的模型预测今年将是近年来最热的夏季之一。然而，McKinnon 和她的同事们确定的海洋模式却相反，这往往表明夏季天气会较凉爽。
“这是一个很好的案例研究，”没有参与这项研究的 Ventrice 说。
“显然，这有点令人担忧，”McKinnon 在谈到进行实时预报时说，因为即使他们的预报记录在多年来都很好，但对于特定年份来说也可能不准确。其他无数的气候因素在天气中发挥作用，其中任何一个都可能压倒太平洋的联系。
Ventrice 说，虽然要理解和巩固极端高温与太平洋温度模式之间的联系还有很多工作要做，但这种可能性很有趣，因为“我们一直在寻找更好的方法”来扩展季节性预测。