科學(xué)進(jìn)步
太陽給赤道地區(qū)提供的熱量超過了給兩極地區(qū)提供的熱量，大氣和海洋應(yīng)對(duì)這種不平衡現(xiàn)象的方式是重新分配地球所捕獲的能量，由此出現(xiàn)的風(fēng)況是由地球繞傾斜軸自轉(zhuǎn)、熱力學(xué)和物理學(xué)基本規(guī)律以及復(fù)雜系統(tǒng)的非線性特性 共同作用形成的，這種形勢(shì)就是天氣。
到了20世紀(jì)80年代，科學(xué)工作者對(duì)海洋和平流層（對(duì)流層之上產(chǎn)生天氣現(xiàn)象的大氣層）影響天氣的方式有了日益精確的認(rèn)識(shí)。海洋比大氣存儲(chǔ)的熱量更多，存儲(chǔ)的時(shí)間更長(zhǎng)，并將夾帶著水分的熱量傳輸?shù)酱髿庵?。平流層過程包含與臭氧層相關(guān)的過程，可對(duì)平流層的循環(huán)產(chǎn)生影響，并可與下方對(duì)流層中的風(fēng)產(chǎn)生交互作用。
除了依靠觀測(cè)，科學(xué)工作者還通過創(chuàng)建數(shù)值模式，動(dòng)態(tài)模擬大氣行為，研究天氣。這些數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式通過系列數(shù)學(xué)方程，描述云況、降水、風(fēng)況、氣溫、氣壓等天氣變量的演變方式和彼此交互方式，處理全球的天氣觀測(cè)資料。隨著對(duì)地球系統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)識(shí)不斷進(jìn)步，科學(xué)工作者也在不斷完善這些模型。然后，預(yù)報(bào)人員利用其專業(yè)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，解釋模式針對(duì)其所負(fù)責(zé)的區(qū)域或地區(qū)所呈現(xiàn)出來的意思，并告知公眾。
與此同時(shí)，在過去的幾十年中，有關(guān)氣候變率和氣候變化的科學(xué)也已取得長(zhǎng)足進(jìn)步。通常，氣候的定義是較長(zhǎng)一段時(shí)間（通常為30年）內(nèi)的平均天氣。氣候科學(xué)工作者努力通過研究氣溫、降水和風(fēng)暴的季、年、十年、百年或千年的總體變化，預(yù)測(cè)氣候變化。氣候是隨著地球上陸地、海洋、河流、湖泊、冰川、冰帽、森林等生態(tài)系統(tǒng)的自然和人為變化與變動(dòng)形成的，并受到二氧化碳等溫室氣體水平變化的影響，因?yàn)榧t外輻射經(jīng)太陽加熱后會(huì)從地球反射回空間，這類氣體通過吸收紅外輻射可控制自然能量流經(jīng)氣候系統(tǒng)的方式。
加深對(duì)氣候的理解有助于更好地了解天氣，反之亦然。例如，對(duì)氣候變化改變風(fēng)暴等極端事件形勢(shì)和頻率的方式方面獲得的新見解將有助于提高天氣分析和預(yù)測(cè)水平。提高對(duì)天氣事件和趨勢(shì)的觀測(cè)和研究水平將有助于對(duì)氣候模式和預(yù)測(cè)進(jìn)行微調(diào)。
延伸預(yù)報(bào)
上個(gè)世紀(jì)80年代以前，氣象工作者通常只能提供兩至三天的預(yù)報(bào)。當(dāng)前的預(yù)報(bào)已延伸至五天、甚至十天，且比幾十年前的短期預(yù)報(bào)更為可靠。進(jìn)一步的改進(jìn)正在醞釀之中。
舉例來說，科學(xué)工作者正在合作開展一個(gè)名為“觀測(cè)系統(tǒng)研究與可預(yù)報(bào)性試驗(yàn)（THORPEX）”的項(xiàng)目，目的是將高影響天氣事件的預(yù)報(bào)延長(zhǎng)至 兩個(gè)星期，并測(cè)試下一代預(yù)報(bào)產(chǎn)品。十大預(yù)報(bào)中心為了支持THORPEX，正在向其提供集合預(yù)報(bào)，里面含有多達(dá)20多個(gè)風(fēng)暴潛在路徑模擬結(jié)果，這樣就可以為各種可能路徑分配概率。反過來，預(yù)報(bào)人員可利用這些概率驗(yàn)證其產(chǎn)品和服務(wù)是否有益，下一步，還能改進(jìn)對(duì)高影響天氣事件的早期預(yù)警。
天氣界和氣候界正日益攜手，共同提高其預(yù)測(cè)水平。其目的是要提高預(yù)報(bào)的可靠性和實(shí)用性，超越目前認(rèn)為可能達(dá)到的水平，這方面的工作包括實(shí)現(xiàn)天氣氣候之間的連續(xù)性、一體化，在此基礎(chǔ)上，再探索實(shí)現(xiàn)無縫化的天氣和氣候預(yù)測(cè)。天氣預(yù)報(bào)和氣候預(yù)測(cè)通常被視為獨(dú)立的科學(xué)學(xué)科。然而愈來愈多的人認(rèn)為，從概念上看，天氣和氣候之間的傳統(tǒng)界限是人為界定的。
濤動(dòng)和遙相關(guān)
通過提高觀測(cè)和計(jì)算能力，科學(xué)工作者已在探測(cè)和了解天氣氣候系統(tǒng)的大形勢(shì)和大周期方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。上世紀(jì)80年代和90年代，國(guó)際上為提高觀測(cè)水平，更好地了解海洋與大氣之間的交互作用方式開展了重大活動(dòng)，進(jìn)而大大提高了我們預(yù)測(cè)熱帶等地區(qū)季節(jié)形勢(shì)的能力。
其中最重要的形勢(shì)是厄爾尼諾/南方濤動(dòng)（ENSO）。ENSO是熱帶太平洋地區(qū)大氣與海洋之間相互作用的產(chǎn)物。在厄爾尼諾階段，南美洲秘魯海岸附近的海面溫度高于正常水平；在拉尼娜階段，上述溫度低于正常水平。
通過“遙相關(guān)”，ENSO與世界各地的重大氣候波動(dòng)發(fā)生聯(lián)系。比如，在厄爾尼諾事件期間，北美部分地區(qū)往往出現(xiàn)暖冬，而其他部分則變得清涼、多雨；東部非洲通常雨水偏多，而南部和中部非洲、東南亞和澳大利亞北部則往往比常年更為干旱。從12月到次年2月，拉尼娜事件常常導(dǎo)致秘魯和智利沿海地區(qū)干旱、巴西北部比常年更加濕潤(rùn)。
科學(xué)工作者已發(fā)現(xiàn)影響氣候的還有其他大尺度濤動(dòng)。北大西洋濤動(dòng)是中心位置位于大西洋中部的高壓系統(tǒng)和中心位置位于北極附近的低壓系統(tǒng)之間的壓力波動(dòng)。它控制著橫跨北大西洋的西風(fēng)和風(fēng)暴路徑的風(fēng)向及強(qiáng)度。兩個(gè)系統(tǒng)之間巨大的壓差往往使橫跨大西洋的西風(fēng)濕度更大，給歐洲帶來了涼爽的夏天、溫和的冬天和頻繁的降雨。當(dāng)壓力梯度較低、風(fēng)力薄弱或受到抑制，更多天氣現(xiàn)象會(huì)來自歐洲大陸的東部；夏季往往更加炎熱，冬季更加寒冷，降水更為減少。非洲北部和北美東部的天氣也會(huì)受到北大西洋濤動(dòng)的影響。
如此不斷深入對(duì)大氣、海洋和地表相互作用、產(chǎn)生濤動(dòng)和遙相關(guān)的認(rèn)識(shí)，可以用于改進(jìn)天氣和氣候預(yù)報(bào)。隨著科學(xué)工作者對(duì)氣候系統(tǒng)的不斷研究，其將更有信心探究此類大型氣候形勢(shì)及其影響。這樣做又繼而為采取有效措施、保護(hù)生命和財(cái)產(chǎn)免受極端天氣和氣候事件的影響爭(zhēng)取到更多的準(zhǔn)備時(shí)間。
