Atmospheric science relies on numerical models to simulate the complex multiscale nature of atmospheric variability, but our confidence in weather and climate predictions relies on theory and simplified models that describe scale interactions at a mechanistic level and can provide causal accounts of atmospheric behaviour. Global simulations at kilometre-scale resolution are now feasible and offer new opportunities to the atmospheric science community for testing and expanding our understanding of climate variability and change. Taking full advantage of this new tool requires smart strategies for evaluating and analysing the output, especially as kilometre-scale climate modelling will be limited to relatively short simulations with a rather small number of realizations. We here review some of the available tools for diagnosing and studying the dynamics of waves, coherent flows, and the interactions between them in terms of their ability to provide causal accounts of the behaviour seen in observations and in comprehensive simulation models. We describe their successes but also some of their limitations. The limitations are seen to be especially pronounced in the Tropics, where clouds, convection and atmospheric circulation are inextricably linked. The lack of a natural spatial truncation scale in the Tropics has given rise to many theoretical challenges, but it is for precisely this reason that the Tropics are where we might expect the largest gain from global kilometre-scale models.

中文翻译：

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热带大气中的波浪和连贯流动：新机遇，旧挑战

大气科学依赖于数值模型来模拟大气变率的复杂多尺度性质，但我们对天气和气候预测的信心依赖于理论和简化模型，这些模型在机械水平上描述了尺度相互作用，并可以提供大气行为的因果解释。千米级分辨率的全球模拟现在是可行的，并为大气科学界测试和扩展我们对气候变异和变化的理解提供了新的机会。充分利用这一新工具需要评估和分析输出的智能策略，特别是因为公里尺度气候建模将仅限于实现数量相当少的相对较短的模拟。我们在这里回顾了一些可用的工具，用于诊断和研究波浪的动力学、相干流以及它们之间的相互作用，这些工​​具能够提供观察和综合模拟模型中所见行为的因果解释。我们描述了他们的成功，但也描述了他们的一些局限性。这种限制在热带地区尤为明显，那里的云、对流和大气环流密不可分。热带地区缺乏自然空间截断尺度给许多理论带来了挑战，但正是由于这个原因，热带地区是我们可能期望从全球公里尺度模型中获得最大收益的地方。以及它们之间在提供观察和综合模拟模型中观察到的行为的因果关系的能力方面的相互作用。我们描述了他们的成功，但也描述了他们的一些局限性。这种限制在热带地区尤为明显，那里的云、对流和大气环流密不可分。热带地区缺乏自然空间截断尺度给许多理论带来了挑战，但正是由于这个原因，热带地区是我们可能期望从全球公里尺度模型中获得最大收益的地方。以及它们之间在提供观察和综合模拟模型中观察到的行为的因果关系的能力方面的相互作用。我们描述了他们的成功，但也描述了他们的一些局限性。这种限制在热带地区尤为明显，那里的云、对流和大气环流密不可分。热带地区缺乏自然空间截断尺度给许多理论带来了挑战，但正是由于这个原因，热带地区是我们可能期望从全球公里尺度模型中获得最大收益的地方。对流和大气环流密不可分。热带地区缺乏自然空间截断尺度给许多理论带来了挑战，但正是由于这个原因，热带地区是我们可能期望从全球公里尺度模型中获得最大收益的地方。对流和大气环流密不可分。热带地区缺乏自然空间截断尺度已经引起了许多理论挑战，但正是由于这个原因，热带地区是我们可能期望从全球公里尺度模型中获得最大收益的地方。