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深度学习驱动大气降尺度技术研究取得进展

2026年01月04日 南海海洋研究所
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在全球气候变化研究中,将低分辨率的大尺度气候模式数据转化为高分辨率区域数据,是准确评估极端天气与区域微气候的关键。然而,现有主流国际工具普遍受限于固定尺度约束。

近日,中国科学院南海海洋研究所等团队,研发出一种基于隐式神经网络混合专家模型(MINet)的大气降尺度新方法。团队通过多尺度隐式特征构建,和基于坐标的混合专家解码器,实现了仅需一次固定尺度训练,即可完成任意尺度气象数据的超分辨率重建。

在与地球科学基础大模型ClimaX的对比测试中,MINet性能更优,且具备ClimaX所缺乏的任意尺度推断能力。在MPI-ESM到ERA5的标准降尺度任务(4倍放大)中,MINet在Z500(500hPa位势高度)、T850(850hPa温度)等五个关键气象变量上的加权均方根误差,均明显低于ClimaX,且皮尔逊相关系数更高。结果显示,MINet在陆地与海洋区域的误差分布较ResNet、U-Net等经典架构更为平稳,且能灵活适应不同科研任务对分辨率的特定需求。

该研究突破了传统深度学习模型仅能在固定分辨率下运行的局限,为精细化区域气候分析与天气预报提供了高精度、高灵活性的技术手段。研究团队下一步将依托南海海洋所超算平台,拓展MINet在实时天气预报及多源卫星数据融合中的应用,构建面向南海及周边区域的精细化气象要素重构系统,为海洋灾害预警和区域气候评估提供核心算法支撑。

相关研究成果发表在Pattern Recognition上。

论文链接

MINet实现大气变量任意尺度降尺度的示意图

打印 责任编辑:曹旸

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