最近的天气极端变化，已显示出了海洋对测定气候的特别重要作用。卫星观察已提供了海水表面温度变化图像和更好预报天气变化的希望。
近来的天气极端变化，已显示出海洋在决定大气变化方面起着特别重要作用。太平洋表层温度的变化与今年沿北美洲西海岸上空追随女王（Queen）号的风暴、南美洲的洪水和远至澳大利亚以及南非洲的干旱都有联系（请参见New Scientist，1983年4月7日版第30页）。然而这些是一系列事件中的最新例子、该事例使预报员确信对为海水表面温度影响的全球环流型式在长期天气预报中是一个不可缺少的要素，应该充分来了解。直到最近，这个问题已取得了广大海洋地区的海面温度扰动信息资料。在卫星资料的帮助下，这个问题正在被解决中。
为了认识北太平洋和北大西洋重要地区对季节性天气型式的影响，美国和欧洲已做了大量工作。由于这些地区的天气环境是自西往东移动的，所以，一般而言，人们对广大海洋环境能影响到大陆天气，并不感到奇怪。但天气的因果关系是很复杂的。一个典型的例子是已经发现了北太平洋的温度型式与美国东部七十年代后期一系列寒冬之间的关系。当北太平洋中部低于长期平均温度时，这会有助于形成使北极空气下沉后，沿美国东半部南下的冬季环流型式。但当海洋临界地区的温度暖于平常时，则盛行环流的锯齿型式会促使温和空气上升，从西南往东北横越美国东部。
在西北欧洲天气和纽芬兰南部海洋温度之间出现的类似联系，已引起人们注意。已有人提议认为非洲西海岸热带大西洋的高温有助于环流型式形成1963年的欧洲严寒冬季。
海洋表面温度变化能够预报天气的程度，将取决于掌握有逐年气候缓慢变化成分的充足信息。在过去，气候波动、海洋表面温度和覆冰量之间的这种关系是用局部的表面测定来推断。从过去20年以来，卫星观察已可拍摄出能较好显示出全球面貌的图像。但至今，这个项目仍遭受到观测方法限制、卫星设备不可靠性和全球气候复杂性等的妨碍。不过，气象卫星在改进气象学家们的每日环流图像上已很成功。
提供有用气象资料的第一颗卫星是I960年发射的泰罗斯1号（TIROSI）卫星（电视和红外观察卫星）。这是一系列泰罗斯探测飞船的第一艘，这些探测飞船连续提供了重要资料。1964年进行了“雨云”气象卫星（NIMBUS）组的首次发射，在六十年代末期，由于发射了第一颗同步气象卫星阿特斯1号（ATSI），则用卫星观察气象的范围有很大扩充。随后出现美国吉奥斯卫星（USGEOS）组和欧洲的气象卫星（METEOSAT），所以目前已拥有一系列同步卫星、能提供较完整的连续航摄全球天气系统资料。
早期的气象卫星记录了从地球反射出的可见太阳光谱和近红外线（0.2 ~ 3.8微米）。它们提供了云量、天气系统和冰雪范围观察资料，也测定了从地球放射出的约4 ~ 50微米范围内光谱热辐射，这不是反射辐射，而是地面在吸收太阳高频率辐射（以黑体辐射为主）增暖后，从地球发射出的辐射。总之，观测已提供了许多表面气温、水汽总量和同温层臭氧浓度的详图。但是表面温度的观测——对研究海洋天气相互影响特别重要——因大气吸收、校正的问题，而遭到很大阻碍。
这些困难问题是依靠毫米和厘米微波段的工作克服的。这些微波并不受云的大量吸收或散射，在许多频率中，这些微波并不受大气气体的重大影响。微波频率的能量辐射是由表面性质和其温度所决定。由于不同表面所发射的微波频率（它们的“发射率”）的辐射总量是已知的，所以对这些进行分析，就可使物理学家测定出表面温度和区别出大块浮冰和广阔水域间的差异。微波辐射计能对陆地和海洋表面情况作出极精确观测、
到七十年代初时，许多卫星都以所携带的微波辐射计作为标准特征，现在这些辐射计几乎在所有的同步和沿轨道运行的气象卫星上都可以见到。最新的微波仪器拥有它们自己的脉冲微波辐射能源，以供雷达测量使用，雷达测量能提供海洋表面高度和散射性质信息。采用这种方法，可通过遥远观测，以评定波浪高度和方向、风速和洋流的强度、范围等参数。
最主要的气候测定是指地球表面各地的射入太阳辐射与地球表面射出的热辐射之间的平衡。把不同卫星仪器所做的各种观测资料连贯起来进行判读是一件困难工作、1981年《地理研究杂志》（第86卷，9735页）所发表的最好分析，只用了1964年到1977年时期的48个月资料。最近14年的大部分资料并不适用综合分析——可见要长期从太空测得可靠的绝对辐射资料是困难的。
可是48个月资料却对地球各地区季节辐射平衡变化提供了极好的观测方法。全年的数值（见图1）显示出低纬度的太阳能净收入被高纬度支出的辐射能所平衡，似乎地球不是在变冷，就必在变暖。但是在这些年平均数值中，却隐藏着许多复杂的过程。云能在高空反射太阳辐射能，以减弱地面太阳能收入；但高空云层顶部很冷，因此能辐射出能量很少，也能减少辐射支出。气候学家们在长期苦思着云控制不同环境的效果和云量变化对气候变动的作用，由于天上的高层云常与热带大气强烈对流作用相关联，所以这种平衡机制对保持地球气候平衡可能起极重要作用。低空、平坦的云层是相对暖和的辐射体和有效的反射器；如果没有这些云层，则对低空发生的净影响使地面总能量削弱。
在靠近赤道的南北纬各30°之间地区，每年的辐射平衡型式也是复杂的，显示出受不同物理过程的影响。最显著的区别是在海洋与大陆之间。一个突出的特点是整个东南亚所获得的纯辐射值多，这同夏季季风的强烈对流相关联。对比起来，南美和南非洲西海岸的低值是由于持久的低云位于寒流上空和削弱了热带净增温作用。这一带地区是获得辐射量最少的副热带沙漠区。它们有很好的反射面（反射率高），所获得的热量足够成为一有效的辐射体；因此，在能量的纯收支之间有很好平衡。热带地区的原始撒哈拉大沙漠竟然会全年散失能量。白昼时，撒哈拉大沙漠能反射大量热量；而夜晚时，云量很少，地面储备的热量几乎无阻滞地辐射到空间。
当我们移往两极地区，图1内型式变得更简化，因为在中纬度地带外，极地的热辐射输入量比输出量少。这全靠热带大气和洋流的移动而使高纬度地区保持缓和。所有的天气现象都是由于海流和大气把热带地区太阳能运往高纬度地区，辐射到空间所引起。但是其活动过程并非均匀不变和可预测，这正是图2所着重表示的数据。
这幅图显示出地球各地在48个月内，所观测到的地面反射率变化。在观测时期内，有较大的色散记录和地区云量变化。这些变化是由于三个主要因素所引起：第一、热带辐合带的强烈赤道对流活动是随季节变化往北或往南移动，季节是随太阳的明显移动而变，我们可以认为热带辐合带就是气象赤道，它的移动是与云量相结合一致的，能引起热带地区反射率产生很大季节变化；第二、寒海流（这是东太平洋上空云发生变化的主要影响实体）上空形成的云量有显著变动；第三、湿季和干季的不同云量所产生的影响。
近年来，由于太平洋上“埃尔 · 尼诺”海流（偶然流经南太平洋和扰乱鲢鱼的秘密海流）活动，已使海面温度变动的重要性显得很突出，这和澳大利亚干旱也有关联。地球上这个地区上空的云量变化（其他地区变化更少些）可能已包括有重要的同大气与海洋相关联的反馈机制，以及用其他方法不能取得的卫星观测的有关数据。图2所表示的热带反射率的巨大变化可能是了解埃尔 · 尼诺海流和其有关变动的关键。但它对于可以直接测定海面温度的地方仍旧是重要的。
短暂的成就
在最早想测定海面温度时，曾遇到很多困难。云量的作用和表层红外的大气辐射衰减就意味着含有1到4 K的观测误差，不适宜于气候研究用。但采用较好的技术和改善过的微波仪器对目前研究地方气候是很有用的。
通过短暂海洋卫星（SEASAT）实验，已显出了微波技术的应用范围很广。这颗卫星发射于1978年，运行三个月就失败了。但是在三个月内（直到1973年10月），它的巨大微波设备送回了大量数据可供海洋学家、气象学家作为分析思考的材料。部分是由于卫星工作寿命有限，海洋卫星的数据已作过认真分析，其分析结果为今后十年卫星能为气象学和气候学做些什么提供了一线曙光。
图3表明了这种分析的结果，卫星观测资料与船舶观测地区的数据完全一致，但却比船舶基地观测的范围大很多，而提供了地球大部分地区海面温度完整图像。由于这颗卫星失败了，故缺乏季度或全年数据可以进行相互比较，以探索气候变化的驱动力。但是至少我们现在知道今后是可能取得这个数据的，并能把观测的范围扩大到几乎没有表面观测资料的南方海洋去。最后的困难部分是极地冰。极地体的范围，特别是北大西洋北极地区极地冰对天气有影响，有关冰盖层的信息对天气预报将特别有价值。例如，1981年2月和1982年1月英国出现严寒，事后才知道与当时格陵兰东部异常的大规模海冰有关联——但却无一人，有能力根据冰盖层观测资料预报出会有严寒天像出现；总之无人曾确信过变化的冰盖层会影响天气。再有，人们的认识将仅来源于卫星扩大海冰观测的资料和把观测资料与变，动的天气型式相比较。
实际上，气象局已备有很多幅利用多年卫星观测资料绘制的北极地区冰情图。但是云量限制了能见观测资料，在红外方面也严格限制了这些地图的价值。还有，窍门似乎应该在于长波长能很好穿透云层，以提供流冰群范围观测资料和冰块间无冰方面“湖泊”总数。1973年到1976年一系列观测资料的结果（《地理研究杂志》第87卷第5809页）已提出一重要线索：即使北极不同地区的冰盖层年年有重大变动，但是夏末北极冰盖层总面积最小值似乎是年年如此。
在北半球，因为1973年到1976年的夏季有极大不同变化，所以大家对这些观测资料特别感兴趣。例如，1976年的整个北半球温度是低于近几十年来的长期平均数；可是欧洲大陆与英格兰、威尔士出现了破纪录的炎热和干旱年。这件事或许与北极地区冰盖层有关联，但需要使用多年的卫星观测资料来解释其机理。
七十年代卫星观测所提供的线索并不完全是逗弄人的资料，而倒是足以引起气候学家和气象学家们对下一代卫星美好前景的憧憬。美国国家航空和宇宙航行管理局（NASA）和欧洲空间局（ESA）已提出考虑在八十年代末期发射拥有先进雷达设施的卫星，即欧洲航空局的欧洲研究卫星埃尔斯1号（ERS-I）和美国国家航空和宇宙航行管理局的托出考虑在八十年代末期发射拥有先进雷达设施的卫星，即欧洲航空局的欧洲研究卫星埃尔斯1号（ERS—I）和美国国家航空和宇宙航行管理局的托彼克斯（TOPEX）卫星飞行。它们将提供精确度到几厘米的海面高度图，从图上能测出主要洋流的强度和结构以及有关的、特别醒目的涡流。这些洋流对把热带地区能量输送往两极地区起着很重要作用，但是至今我们还很少知道，甚至完全不了解它们一年一年的变化。
可是进展将是缓慢的。倒霉的海洋卫星（SEA-SAT）还未被替换，甚至沿轨道运行的最好仪器所提供的多年数据，也还必须完善其图像。同时，我们将不必去斤斤计较所见到的全部图像的不清晰。我们应该竭力反对诱惑，不能从零星的资料中得出太总括性的结论。
（New Scientist 1983年4月7日）