9月20日至21日，“2025物理海洋前沿論壇”在山東青島召開。論壇上，“海境·渦流大模型1.0”正式亮相，引發了海洋科學領域的廣泛關注。
中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境與島礁生態全國重點實驗室主任杜巖受邀出席本次論壇，并作了題為“海境·渦流大模型：海洋非平衡態動力學與AI海流重構”的精彩報告。在報告中，杜巖主任詳細介紹了“海境·渦流大模型”的研發背景、技術架構以及未來的工作方向，為參會者全面深入地了解該模型提供了清晰的指引。
海境·渦流大模型1.0。研究團隊供圖
海洋非平衡態動力學作為海洋科學的前沿領域，是在現有地轉平衡理論基礎上發展起來的一門重要學科。海洋表層存在多種典型的海洋非平衡態過程，如Ekman流、近慣性流、潮流以及由波和風所致不穩定驅動的流（亞中尺度過程）等。這些過程約占海洋表層瞬時運動形式的80%，對氣候變化和碳收支有著顯著影響。
然而，當前海洋觀測技術存在一定局限性。現有的海洋觀測手段僅能刻畫百公里尺度以平衡態為主的過程，依據地轉平衡理論和衛星動力高度獲得的海表流場，無法準確刻畫海洋非平衡態過程，這成為了海洋科學研究中的一大難題。
針對上述難題，熱帶海洋環境與島礁生態全國重點實驗室海洋動力熱力過程研究團隊積極開展科研攻關，提出了利用海表動力高度和海表溫度診斷海表全流的方法。該方法具備獲取海表非平衡態海流的能力，為解決海洋非平衡態過程研究中的難點提供了新的思路。
由于海洋非平衡態過程可顯著影響上層300-400米的海流，而這部分海流的獲取方法一直是研究中的難點。在此背景下，“海境·渦流大模型”應運而生，旨在突破現有觀測技術的局限，更準確地刻畫海洋三維流場。
據介紹，“海境·渦流大模型”是一款端到端的海洋三維流場智能重構大模型。它創新性地利用海表高分辨率衛星遙感數據，通過智能映射技術，實現了對海洋三維全流場的快速現報。該大模型包含兩套流場重構方案：
方案一，利用海表衛星數據結合SwinUnet模型直接重構次表層三維全流場。此方案能夠有效重構上層350米的海表全流，為海洋科學研究提供了更詳細的海流數據。方案二，利用海表衛星和三維溫鹽數據結合創新開發的SpadeUp模型重構次表層三維全流場。在有三維溫鹽輸入的情況下，該方案能夠進一步提高混合層之下（到550米）全流場的重構精度，為深入了解海洋內部結構提供了有力支持。
研究團隊表示，未來將繼續深化海洋動力學與人工智能方法的融合。一方面，拓展模型重構深度至上層2000米，并擴展至全球范圍，以更全面地了解海洋的動態變化；另一方面，增強現報模塊功能，提高數據的實時性和準確性。通過這些努力，為海洋環境保障應用和海洋動力學研究提供更加堅實的數據支撐，推動海洋科學領域不斷向前發展。
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