Abigail Bodner 是 Simons Society of Fellows 的初级研究员。海平面上升是气候变化最严重的后果之一，但我们还没有很好的工具来准确预测海水将在何时何地侵入陆地。阿比盖尔·博德纳(Abigail Bodner) 是Simons Society of Fellows的初级研究员，最近开始在纽约大学 Courant 研究所与 Laure Zanna 进行博士后任命，他希望机器学习可以帮助专家更好地预测海平面上升，并可能有助于减轻损失这种上升势必会对沿海社区产生影响。
Bodner 拥有布朗大学地球科学博士学位和应用数学理学硕士学位，在那里她研究了海水流动模型。她还拥有特拉维夫大学的大气科学硕士学位和数学学士学位。我们最近谈到了她正在进行的构建工具以更好地了解气候变化影响的工作。为了清楚起见，我们的对话已经过编辑。
为什么模拟海洋表面流动很重要？
了解海洋动力学的原因有很多。有些非常实用：例如，以捕鱼为生的人可能需要知道海洋中的热爆发何时会影响他们的贝类捕捞量，或者藻类何时开花意味着他们暂时无法捕鱼。这就像密切关注天气一样；如果外面下雪，你知道要挖出你的雪地靴。
在我的研究生工作中，我对海洋流动的关注有所不同，它的动机是 2010 年墨西哥湾的深水地平线漏油事件。那是一场巨大的灾难，在它发生后的几个月里，石油在整个海湾地区四处流动。当时，我们没有办法准确预测石油会流向哪里，或者如果未来发生类似的泄漏事件，石油最有可能流向哪里。这种知识鸿沟——今天仍然存在——使得清理工作比现在更加昂贵和耗时。
我们与布朗大学的 Baylor Fox-Kemper 合作，研究了如何更好地模拟这些流动，并于 2019 年在流体力学杂志和2020 年在模拟地球系统进展杂志上发表了这项工作。我们还开发了在全球气候模型中更好地表示这些流动的方法（目前正在审查中）。我们相信这项工作意义深远。海洋表面流动在大气-海洋相互作用中发挥着重要作用，因此更好地模拟这些流动是提高对整个气候系统理解的重要途径。
模拟海洋流量与气候变化有何关系？
许多人想到与气候变化有关的大气——最常想到的术语是温室气体和臭氧层。是的，了解这些力量的影响很重要。但是研究与气候变化有关的海洋也很重要。它储存了大量释放到大气中的碳，并且可以将这些碳储存很长时间。今天进入海洋的碳沉积物可能会在数年后突然释放——从而改变大气中的碳含量。因此，任何类型的气候变化预测都需要将海洋考虑在内。
由估算海洋环流和气候第二阶段 (ECCO2) 模型产生的北大西洋表面洋流和温度的可视化。图片来源：NASA/戈达德太空飞行中心科学可视化工作室。
关于海洋，我们还有很多不知道的地方，尤其是地表以下发生的事情。海洋的一部分储存了多少热量，另一部分储存了多少碳？而当这些热量和碳最终释放到大气中时，它将如何影响气候？我在研究生工作期间建模的地表流动可以帮助确定热量、动量和碳等属性如何在大气和海洋之间传递。这些现在都是未知数。
您现在在 Courant Institute 的工作重点是什么？
我的博士后预约是2021年9月开始的，所以我才刚刚开始。我的重点将是使用机器学习——基本上，训练计算机检测海洋流动和特性的模式，并根据该输入做出预测——以提高我们对海平面上升在未来几十年可能产生的影响的理解。这些信息有助于为政府官员的缓解工作提供信息。
在不同的共享社会经济路径 (SSP) 情景下预计的全球平均海平面上升。全球平均海平面预计将在 0.5-2m 的可能范围内上升。学分：IPCC AR6目前，大多数海平面上升预测只能解决到 100 公里，这意味着我们可以预测海平面上升模式的广泛可能性在 100 公里区域内。这太大了，无法帮助地方官员制定计划；整个纽约市都位于 100 公里的网格内，海平面上升的影响存在很大差异，具体取决于您所在城市的哪个部分。我们的愿景是让机器学习模型填补这一空白，因此海平面上升的预测可以在更精细的层面上进行。
我的纽约大学顾问 Laure Zanna 是将机器学习用于气候科学的先驱——我们使用的方法仍然非常新颖。机器学习技术对于当今的领域特别有用；气候科学产生了如此多的数据，以至于很难以任何其他方式理解它。我们在纽约大学的小组使用各种建模和机器学习技术来提升我们对气候科学的了解，这是使用更传统的工具无法实现的。我已经学到了很多东西！
是什么吸引你进入这个研究领域，你希望能取得什么成就？
我一直喜欢在大自然中户外活动，但我并不总是知道我会从事环保工作或认为自己是一名环保活动家。我的本科学位实际上是理论数学，所以不注重环境。
随着时间的流逝，很明显气候变化的威胁是真实存在的，它迫在眉睫，并且在许多科学领域发挥着关键作用。我决定将我对数学的兴趣与我编写计算机代码的能力结合起来，以更好地了解气候变化及其影响。
这是一个非常多样化和有趣的领域，从像我这样研究海洋表面流动和海平面上升的物理学和理论的人，到研究气候系统不同元素的科学家，如冰芯的化学成分或生物标志物叶蜡或从卫星识别风暴轨迹。我们每个人都在努力解决我们自己的难题，当这些难题组合在一起时，可能会制定出能够削弱气候变化最严重影响的政策。