天气“时间机器”为研究人员打开了宝库

历史是未来的明镜。不过我们无法回到过去，也很难还原第一历史，我们看到的历史事件都是史书中的第二历史。

然而，美国研究人员开发了一种“时间机器”，可以让我们回到过去。

天气时光机，听起来不可思议，但是它能使研究人员可以回到过去并探索过去的事件。

最新版的“时间机器”简称20CRv3，拥有极高的分辨率，可以对全球气候进行四维重建，并估算出1836年以来每天的天气。所以说，利用这个时间机器我们可以看到历史的天气，相当了不起了。

现在，时间机器提供了全球天气最可能的状态的连续估计，机器在75公里的网格里能显示过去180年的天气状态。

将旧的天气记录纳入现代天气模型

研究人员利用美国大气管理局的全球预报系统，查询了过去的地表压力读数，海温和海冰观测数据，其中一些记录是由公民志愿者记录的。根据这些数据，时间机器模型可以估算当时的温度，压力，风力，湿气，太阳辐射和云层状态。

 

科学家利用时间机器，描绘了1881年美国珍妮特号船员在北极冰层中被困一年多后的情况。船舶日志中包含一些气压观测值，这些数据可以用来分析1881年的全球天气情况。

科学家使用以前的数据集作为研究基础，从了解大规模气候趋势到诊断单个历史极端天气事件的影响。该数据集使研究人员能够探索气候变化如何影响温度，降水和大气环流，并将当今的风暴，热浪，干旱和洪水与历史事件进行比较。 从而为当今天气预报提供指导。

时间机器使我们能够定量比较当今的暴风雨，洪水，暴风雪，热浪和干旱，并弄清气候变化是否会产生影响。假如历史会重演，那么我们就可以用历史的天气估计现在的天气了，可以提前预报飓风洪水的危害度。

增进我们对长期事件的了解

科学家还使用旧天气数据来发现未知的飓风，研究了旧火山喷发的气候影响，研究了鸟类迁徙的时间，甚至探讨了采蝇在亚热带传播疾病的经济影响。

 

上面这张图是1915年8月16日北半球的环流模式，当时加尔维斯顿飓风在德克萨斯州沿海登陆。像这样的历史气象记录中的表面压力观测值使科学家可以使用现代天气模型估计全球天气。

还有些人则利用这些数据来增加对记忆中特定天气的科学理解，例如泰坦尼克号的沉没。利用时间机器模型，我们可以还原泰坦尼克号沉没时天气状况，满足人们的好奇心，也加深人们对天气的理解，避免航海事故再次发生。

时间机器模型也能用来调查厄尔尼诺等气候事件，从历史的厄尔尼诺事件中重估当今的厄尔尼诺现象。

时间机器需要大量的数据

时间机器20CRv3使用数百万个观察值，数据量超级大，运行模型并处理所有这些数据需要天文计算资源。为了完成第三次版本升级，美国能源部捐赠了强有力的CPU，以在国家能源研究科学计算中心处理2100万千兆字节的数据。

在强有力的计算下，时间机器提供了更好的指示，指示天气预报在哪里更可靠，在哪里需要更多观测。

时间机器20CRv3的大气估计值及其不确定性很可靠， 英国皇家气象学会对其重新分析技术进行了改进，增强了20CRv3的能力。

公民科学家帮助发现数据

受到天气时间机器的启发，很多公民和科学家也热衷于参与这场科学探索，他们的任务就是找数据，仔细研究航海日志之类的历史文献，并提取用于完善旧天气重建的气象观测资料。并且有针对性的数据抢救可能非常有价值，例如，试图穿透北极和南极的19世纪木制帆船的原木。从历史文献中发现蛛丝马迹，找到关于历史天气的数据记载，我们就能还原当时的天气状态。

20CRv3还提供了文字地图，可以通过识别区域和时间段来进一步提高精度，天气观测将改善模型估计值。

较早的时期，特别是在南半球，天气情况具有很高的不确定性。幸运的是，数据抢救可以帮助解决该问题。当我们从历史档案中获取更多观察数据，该数据集将不断完善，于是历史和未来的天气就更加能掌握。

下面是1948年伯顿岛到北极的航海日志。

 

 

 

也有民众提供了北极捕鲸之旅时的航海日志。

 

总的来讲天气“时间机器”为研究人员打开了一个新世界，将历史的天气利用了起来，纳入到当今的天气预测模型，同时我们也能知晓历史天气的细节，或许能揭开更多秘密。