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双向长短期记忆网络模型及其在潮位预测中的应用
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作者 郭亚伟 左亚会 +1 位作者 徐策 何蕾 《陕西水利》 2026年第3期28-31,共4页
潮位预测是海洋工程与防灾减灾的关键技术之一。提出一种基于双向长短期记忆网络(BiLSTM)的潮位预测模型,通过融合正向与反向时间序列特征增强时序依赖关系的捕捉能力。基于历史潮位数据及气象因子构建多特征输入集,设计模型训练流程与... 潮位预测是海洋工程与防灾减灾的关键技术之一。提出一种基于双向长短期记忆网络(BiLSTM)的潮位预测模型,通过融合正向与反向时间序列特征增强时序依赖关系的捕捉能力。基于历史潮位数据及气象因子构建多特征输入集,设计模型训练流程与超参数优化方法。实验设置不同隐藏层单元数(8、16、32、64、128)、固定时间步长(864)及预测时间步长(288、576、864、1152)开展对照分析。结果表明:(1)隐藏层单元数与模型性能并非简单正相关,如预测步长288时,单元数128性能最优(R^(2)=0.98302);(2)预测步长增加显著降低模型精度,步长从288增至1152时,R2分数下降12.7%;(3)最优参数组合为隐藏层单元数128、预测步长288,其MAE、MSE和RMSE分别低至0.021 m、0.0006 m2和0.025 m。研究验证了BiLSTM在潮位预测中的有效性,可为短期精准预测与长期趋势分析提供理论支持。 展开更多
关键词 潮位预测 双向长短期记忆网络(BiLSTM) 时间序列分析 预测精度
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基于iTransformer模型的海表盐度短期预测研究
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作者 何佳辉 刘振民 +4 位作者 苗庆生 林军 杨扬 董明媚 岳心阳 《海洋与湖沼》 北大核心 2026年第1期33-42,共10页
海表盐度(sea surface salinity,SSS)短期精准预测对海洋灾害预警至关重要,但面临短期动态波动和长期依赖关系协同捕捉困难、温盐间动态相关性表征能力不足和抗噪声干扰能力弱等问题。为此,提出了一种新型LSTM+Diff iTransformer的融合... 海表盐度(sea surface salinity,SSS)短期精准预测对海洋灾害预警至关重要,但面临短期动态波动和长期依赖关系协同捕捉困难、温盐间动态相关性表征能力不足和抗噪声干扰能力弱等问题。为此,提出了一种新型LSTM+Diff iTransformer的融合模型,该模型将差分注意力机制引入改进的Transformer(inverted Transformer,iTransformer)构架用于海洋参数预测,从而抑制噪声并显著提升对突变信号的捕捉能力;结合长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)的局部特征提取优势与iTransformer模型的跨变量耦合能力,实现多尺度动态协同建模。基于国家海洋大数据平台的温盐观测数据开展实验验证,结果表明:在4 h输入时长下,模型预测结果的均方根误差(root-mean-square error,RMSE)与平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别达到0.0618和0.0170。与原始iTransformer模型相比,MAE降低9.1%;相较传统机器学习方法(GBDT、XGBoost),MAE分别降低69.2%与37.0%;相较主流深度学习方法(CNN、LSTM、Transformer),MAE分别降低32.3%、32.8%与40.6%。上述结果充分证明了本文模型在预测精度方面显著优于其他模型(原始模型、传统机器学习方法及主流深度学习模型)。此外,在1~16 h预测窗口内,模型表现出较高的稳定性,误差增长速率显著低于其他模型;在多类型海域的空间泛化实验中,整体展现出良好的跨区域泛化能力,但在受多源扰动导致海表温盐波动大的近岸区仍存在一定局限性。总体而言,本文模型在时间尺度和空间尺度上均具有较强的稳健性,可为海洋灾害业务化预警及海洋动力过程研究提供有效技术支撑。 展开更多
关键词 LSTM神经网络 差分注意力机制 iTransformer模型 海表盐度 时序预测
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基于潮汐导纳的短期潮流调和分析研究
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作者 石通 王宇奇峥 +1 位作者 孙维康 刘辉 《水运工程》 2026年第1期23-30,59,共9页
针对潮汐预报中传统调和分析方法因短期潮流数据量不足,难以准确识别主要分潮的问题,选取黄浦江下游典型断面,利用小潮、中潮和大潮期间的实测流速数据,开展了基于潮汐导纳原理与差比关系的调和分析方法对比研究。通过拟合主要分潮的标... 针对潮汐预报中传统调和分析方法因短期潮流数据量不足,难以准确识别主要分潮的问题,选取黄浦江下游典型断面,利用小潮、中潮和大潮期间的实测流速数据,开展了基于潮汐导纳原理与差比关系的调和分析方法对比研究。通过拟合主要分潮的标准化振幅和迟角随频率的变化关系,构建潮汐导纳模型并评估回报精度。结果表明:潮汐导纳方法在不依赖长期资料或经验差比数的条件下,能够有效应用于短期潮流数据的调和分析与流速回报,相较于传统差比法,潮流回报的均方根误差平均减少约8.9%。通过对全日潮和半日潮的标准化振幅与迟角进行二次函数拟合,揭示了其与频率之间的连续变化关系,验证了潮汐导纳函数的光滑性及其在调和分析中的可行性,对提升短期潮流预报能力和支持水文工程决策具有参考价值。 展开更多
关键词 潮流 调和分析 潮汐导纳 振幅差比方法 潮汐预报
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南海及邻近海域卫星遥感SST数据重构方法研究
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作者 孙伟富 李宇恒 +1 位作者 李延志 李江 《海洋科学进展》 北大核心 2026年第1期71-81,共11页
云雾、气溶胶等常导致遥感数据出现大量缺失,对海洋科学研究造成了严重的影响。重构缺失遥感数据进而获得高空间覆盖率的数据对于支撑大尺度海洋环境监测和气候变化研究具有重要意义。本研究在数据插值卷积自动编码器(Data Interpolatin... 云雾、气溶胶等常导致遥感数据出现大量缺失,对海洋科学研究造成了严重的影响。重构缺失遥感数据进而获得高空间覆盖率的数据对于支撑大尺度海洋环境监测和气候变化研究具有重要意义。本研究在数据插值卷积自动编码器(Data Interpolating Convolutional Auto Encoder, DINCAE)的结构基础上,采用卷积层代替全连接层、增加跳跃连接并引入注意力机制模块对DINCAE进行了改进,从而增强模型对数据时空特征的提取能力,构建了一种具有注意力机制的数据插值卷积自编码器(Data Interpolation Convolutional Autoencoder with Attention Mechanism, A-DINCAE)模型。基于低空间覆盖率的卫星红外遥感海表温度(Sea Surface Temperature, SST)数据,利用该模型重构了2015—2020年间南海及邻近海域空间全覆盖的SST数据。通过与经验正交函数插值(Data Interpolating Empirical Orthogonal Functions, DINEOF)方法和DINCAE模型进行对比发现,2015—2020年A-DINCAE重构SST数据逐年的均方根误差相较于DINEOF方法分别降低了0.10、0.19、0.17、0.16、0.06和0.17℃,相较于DINCAE模型分别降低了0.02、0.09、0.07、0.06、0.04和0.05℃,A-DINCAE模型重构的SST数据结果具有更高的精度,对小尺度信息和梯度趋势恢复更为准确。 展开更多
关键词 SST 遥感 辐射计 DINCAE 数据重构 南海
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北黄海夏季表层冷水时空变化特征及影响机制
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作者 师祾媛 赵骞 《海洋环境科学》 北大核心 2026年第1期136-144,155,共10页
本研究基于1982—2023年超高分辨率OSTIA海表温度(SST)数据,揭示了北黄海夏季SST时空演变特征,为北黄海生态环境演变评估提供量化依据。结果显示:研究区域SST以(0.28±0.10)℃/10 a的速率显著升高,EOF分析表明主模态(81.57%方差)呈... 本研究基于1982—2023年超高分辨率OSTIA海表温度(SST)数据,揭示了北黄海夏季SST时空演变特征,为北黄海生态环境演变评估提供量化依据。结果显示:研究区域SST以(0.28±0.10)℃/10 a的速率显著升高,EOF分析表明主模态(81.57%方差)呈全域同相变化,次模态(6.77%)表征为内部-沿岸反相振荡。北黄海夏季表层冷水现象稳定分布于西朝鲜湾、长山群岛、成山角锋面区及渤海海峡,其中西朝鲜湾冷水区最为显著。基于温度阈值法的统计表明,1982—2023年该区域冷水面积呈显著年代际缩减趋势[(-4497.90±9.59)km^(2)/10a]。驱动机制解析表明,除潮混合与潮致上升流的主导作用外,北黄海夏季净热通量的衰减[-4.68 W/(m^(2)·10 a)]是导致表层冷水呈缩减趋势的重要因素,而经向风应力减弱无法有效调控表层冷水面积。 展开更多
关键词 北黄海 SST 表层冷水 EOF
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北极太平洋夏季水热量释放对加拿大海盆冬季海冰的影响
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作者 汤雅美 李涛 张洪欣 《海洋科学进展》 北大核心 2026年第1期30-45,共16页
北极太平洋夏季水(Pacific Summer Water,PSW)是影响加拿大海盆海冰的一个重要因素,研究表明其在夏季能提供热量影响加拿大海盆海冰融化,然而,其在冬季的释热过程及与海冰变化的关系尚不清晰。本文基于美国伍兹霍尔海洋研究所在加拿大... 北极太平洋夏季水(Pacific Summer Water,PSW)是影响加拿大海盆海冰的一个重要因素,研究表明其在夏季能提供热量影响加拿大海盆海冰融化,然而,其在冬季的释热过程及与海冰变化的关系尚不清晰。本文基于美国伍兹霍尔海洋研究所在加拿大海盆布放的冰基拖曳式浮标(Ice Tethered Profiler,ITP)数据,分析了PSW在冬季加拿大海盆的热量释放过程及其对海冰的影响。研究发现,来自PSW的热量通过埃克曼(Ekman)上升流卷挟进入混合层后,可引起混合层热含量升高,在较强冰海界面摩擦的配合下使得冰底海洋热通量增加,影响冰底热量平衡,减缓海冰生长;PSW在2012年、2015年和2020年冬季均发生较强的释热事件,与加拿大海盆冬季海冰厚度异常低值相对应;2019以来,PSW出现显著升温,平均升温幅度大于0.5℃,与此同时2019—2022年冬季由埃克曼抽吸导致的卷挟热量以及冰底海洋热通量相较于2005—2018年冬季显著升高,区域平均值分别由0.9、1.1 W/m^(2)升高至1.6、2.4 W/m^(2),冰底海洋热通量对应减缓的海冰生长速度的区域平均值由4×10^(-9) m/s升高至1.0×10^(-8) m/s;显著升温的PSW在同样的外力强迫(如大气强迫、海冰运动)下将产生更强的垂向热量混合,对冬季海冰生长造成更大影响。 展开更多
关键词 太平洋夏季水 加拿大海盆 热量释放 海冰
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强风对钦江河口盐水入侵的影响数值研究
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作者 杨森堂 刘洁 +1 位作者 丁晴雨 郑华 《水运工程》 2026年第3期10-18,共9页
平陆运河工程入海段是钦州湾—青年枢纽,受潮汐过程影响,盐水入侵剧烈。随着全球气候变化加剧,强风作用对河口盐淡水交换过程影响日益显著,对周边城市农田取用水以及船闸防腐存在不利影响。因此,研究强风背景下钦江河口盐水入侵影响机... 平陆运河工程入海段是钦州湾—青年枢纽,受潮汐过程影响,盐水入侵剧烈。随着全球气候变化加剧,强风作用对河口盐淡水交换过程影响日益显著,对周边城市农田取用水以及船闸防腐存在不利影响。因此,研究强风背景下钦江河口盐水入侵影响机制是十分必要的。考虑平陆运河工程航道开挖尺度和枢纽运行模式,构建了钦州湾-茅尾海-青年枢纽的大范围三维数值模型,研究了强风作用下钦江河口流场、盐水分布、盐水上溯距离及盐通量的影响。结果表明:风与潮水运动同向,风应力作用使得表层流速增大,底层流速降低,反向则表层流速降低而底层流速增大;风应力能显著促进高盐度水体上溯,19‰等盐度线最大上溯3.1 km;在小潮时,风应力能有效抑制盐水分层;盐水上溯距离最大增加2.08 km;向陆盐通量最大增幅达11.53%,向海盐通量最大降幅达10.61%。 展开更多
关键词 三维数值模型 钦江河口 盐水入侵 风应力
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多尺度时间建模与自适应变量交互的海表温度预测
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作者 王辉 潘晓 +3 位作者 王书海 陈晓 李宁 王佐承 《地球信息科学学报》 北大核心 2026年第3期636-651,共16页
【目的】海洋表面温度(Sea Surface Temperature, SST)是影响海洋生态系统的关键因素之一。为解决不同尺度的数据波动变化和多种环境变量之间相互影响问题,以提升在复杂海洋环境中的长时序预测性能。【方法】本文提出一种兼具多尺度建... 【目的】海洋表面温度(Sea Surface Temperature, SST)是影响海洋生态系统的关键因素之一。为解决不同尺度的数据波动变化和多种环境变量之间相互影响问题,以提升在复杂海洋环境中的长时序预测性能。【方法】本文提出一种兼具多尺度建模时间特征和自适应挖掘变量间相互作用的时序预测模型ACAFNet(Adaptive Cross-scale Attention Frequency-aware Network),模型通过动态选择关键尺度划分时间序列,结合双注意力机制提取局部与全局特征;利用频域变换与可学习马氏距离度量多环境变量相关性,生成掩码矩阵筛选关键变量;最后融合多尺度时序特征与变量依赖关系进行预测。【结果】在1个私有数据集和3个跨纬度公开浮标数据集(覆盖热带至亚寒带)上,与5种基线模型进行在4个预测步长(96、168、336、720步)进行对比实验。实验表明,ACAFNet相比Transformer类模型在MSE、MAE和RMSE上平均降低1.81%、2.11%和1.36%,说明其在捕获多尺度波动与变量交互方面更具优势。【结论】ACAFNet通过自适应多尺度划分与频域变量度量,有效提升了SST长时序预测的精度与鲁棒性,为海洋多变量时序预测提供了新思路。 展开更多
关键词 海洋表面温度预测 多尺度建模 多环境变量相关性 时序预测 频域学习 自适应尺度选择 长时序预测 跨纬度预测验证
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春季超强台风“美莎克”对西太平洋海温的影响及热收支分析
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作者 孙冬晖 韩树宗 王若琪 《海洋环境科学》 北大核心 2026年第1期125-135,共11页
2015年第04号台风“美莎克”是70年以来西太平洋3月最强台风,具备典型研究意义。本文基于COAWST耦合模型,模拟其过境期间的海气背景场,并通过路径、风场和压强验证模型准确性。研究聚焦台风对海表温度的近惯性振荡影响,重点分析路径右侧... 2015年第04号台风“美莎克”是70年以来西太平洋3月最强台风,具备典型研究意义。本文基于COAWST耦合模型,模拟其过境期间的海气背景场,并通过路径、风场和压强验证模型准确性。研究聚焦台风对海表温度的近惯性振荡影响,重点分析路径右侧(S1)、左侧(S2)和路径中心(S3)的最大降温效应,发现弱台风区域振荡振幅减小、频率升高。通过热收支分析定量评估台风前后24 h及整个模拟期内温度变化的主导因素。结果表明,台风前0~65 m深度温度变化受垂直扩散主导,65~75 m为扩散和平流共同作用,75 m以下主要由总平流控制。台风过境后垂直扩散影响深度变浅,平流影响加深,界限下移至约48 m。研究揭示了春季超强台风对不同深度海水热结构的影响机制。 展开更多
关键词 混合层温度 近惯性振荡 垂直扩散 平流 温度变化率
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台风对中国近海的灾害性影响研究进展
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作者 何艳茹 董旭日 +2 位作者 吴瑞明 吴伦宇 李梦茹 《海洋预报》 北大核心 2026年第1期124-134,共11页
系统综述了台风对近海水文和生态过程的多重影响。研究表明:台风可通过风场和气压变化重塑近海温盐结构、改变近海环流结构,引发风暴潮与灾害性海浪过程,其中东海沿岸为风暴潮超警高发区。同时,台风驱动的垂向混合与上升流可导致海表降... 系统综述了台风对近海水文和生态过程的多重影响。研究表明:台风可通过风场和气压变化重塑近海温盐结构、改变近海环流结构,引发风暴潮与灾害性海浪过程,其中东海沿岸为风暴潮超警高发区。同时,台风驱动的垂向混合与上升流可导致海表降温,促进营养盐上涌,进而刺激浮游植物生长,诱发赤潮等生态响应,且该效应在近岸浅水区尤为显著。综合来看,台风在近海动力—生态耦合中具有显著的调控作用,但区域差异性与机制复杂性仍有待深入研究。 展开更多
关键词 近海环境 台风 风暴潮 台风浪 生态效应
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冬季格陵兰海海冰对春季欧亚大陆西部极端暖事件影响的年代际变化和机理
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作者 罗京佳 李柄彦 徐健翔 《大气科学学报》 北大核心 2026年第1期62-75,共14页
利用1979—2023年的观测资料、再分析资料以及大气环流模式,探讨了冬季格陵兰海海冰年际变率的年代际转变,并进一步揭示了其对次年春季欧亚大陆西部极端暖事件的可能影响和物理机制。结果表明,2003年后冬季格陵兰海海冰年际变率减弱,但... 利用1979—2023年的观测资料、再分析资料以及大气环流模式,探讨了冬季格陵兰海海冰年际变率的年代际转变,并进一步揭示了其对次年春季欧亚大陆西部极端暖事件的可能影响和物理机制。结果表明,2003年后冬季格陵兰海海冰年际变率减弱,但其与欧亚大陆春季极端暖事件的关系由不显著相关转变为显著相关。具体表现为当冬季海冰偏少时,春季欧亚大陆西部偶极子型暖事件(spring extreme heat events,SEHE)呈现出欧洲暖-西西伯利亚冷的空间分布模态。进一步研究发现,冬季格陵兰海海冰密集度负异常可以通过加热大气、影响经向环流,激发出类似正位相北大西洋涛动的环流异常。上述环流异常减弱了中纬度北大西洋的表面风,引起暖海温异常并持续至春季;同时,次年春季格陵兰海海冰偏少,海表面吸收更多热量使得局地海温增暖。上述春季海温异常激发出东传的Rossby波列,在欧亚中高纬形成有利于SEHE发生的经向偶极型环流。此外,21世纪以来,欧亚大陆春季背景态增暖以及海温异常持续性增强,共同促使极端暖事件在2003年后对海冰异常的响应显著增强。 展开更多
关键词 格陵兰海海冰 极端暖事件 年代际转变 大气环流
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《气象》 北大核心 2026年第2期256-256,共1页
《大气科学前沿译丛:海冰分析和预报》余意等译该书深入浅出地介绍了自动化预测系统背后的科学原理、重点聚焦海冰分布与预报领域。从基本原理出发,以通俗易懂的方式阐释了海冰物理学、遥感技术、数值方法和统计学等核心概念。书中不仅... 《大气科学前沿译丛:海冰分析和预报》余意等译该书深入浅出地介绍了自动化预测系统背后的科学原理、重点聚焦海冰分布与预报领域。从基本原理出发,以通俗易懂的方式阐释了海冰物理学、遥感技术、数值方法和统计学等核心概念。书中不仅详细解析了现有的自动化预报系统,还探讨了这些系统对信息提供方和终端用户产生的影响。通过展望未来海冰服务的发展趋势,揭示了从传统人工操作向自动化升级的演变路径,由此推动新型海冰产品在多样性与信息含量上的显著提升。该书汇集了全球海冰遥感、数据同化、数值建模、验证与业务预报等领域的顶尖专家研究成果,是一部内容翔实的权威参考书,适合学生、海冰分析师、研究人员等专业人士,也适用于决策者及海冰服务从业者。 展开更多
关键词 遥感技术 数值方法 海冰物理学
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Multimodel Ensemble Prediction of Pentad-Mean Arctic Sea Ice Concentration
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作者 ZHAO Shuo SU Jie 《Journal of Ocean University of China》 2026年第1期38-54,共17页
Arctic sea ice concentration(SIC)prediction on a subseasonal scale plays an important role in polar navigation.To reduce the high uncertainty of daily forecasts,three time series prediction models are combined with em... Arctic sea ice concentration(SIC)prediction on a subseasonal scale plays an important role in polar navigation.To reduce the high uncertainty of daily forecasts,three time series prediction models are combined with empirical orthogonal function(EOF)decomposition to forecast Arctic pentad-mean SIC,where each month is divided into six pentad-means–the first five each span five days,and the last encompasses the remaining days,which may vary in length.The models were trained on SIC data from 1989 to2018 and tested from 2019 to 2023,with lead times ranging from 1 to 12 pentad-means.Model skill was evaluated based on SIC spatial patterns,sea ice area(SIA),and the sea ice edge in September from 2019 to 2023.The moving-averaged 2-m temperature helps reduce the long short-term memory model's error in the Beaufort and Chukchi Seas.Based on the models'scores for each EOF time series,weighted ensemble prediction results were obtained.These results outperform two benchmark models across all lead times.In addition,the ensemble prediction better reproduces the seasonal cycle of the SIA,with relative errors ranging from 1.04%to 3.85%.The predicted September ice edge closely matches observations,with binary accuracy consistently above 90%.Forecast models show the lowest errors in the central Arctic,while relatively higher errors appear in the Barents and Kara Seas. 展开更多
关键词 ARCTIC sea ice concentration pentad-mean medium-term prediction statistical model machine learning
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A multi-tie points-based method for retrieving of the Arctic thin sea ice thickness from SMOS
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作者 LI Jiaxing ZHANG Shengkai +2 位作者 XIAO Feng GENG Tong LI Fei 《Advances in Polar Science》 2026年第1期43-55,共13页
The correlation between the Soil Moisture and Ocean Salinity(SMOS)L-band brightness temperature and thin sea ice thickness has been widely exploited using semi-empirical retrieval approaches based on a single-tie poin... The correlation between the Soil Moisture and Ocean Salinity(SMOS)L-band brightness temperature and thin sea ice thickness has been widely exploited using semi-empirical retrieval approaches based on a single-tie point(STP).However,due to pronounced spatial heterogeneity in seawater and sea ice properties across the Arctic,the use of an STP often leads to regionally biased.To address this limitation,this study proposes a multi-tie point(MTP)sea ice thickness retrieval method based on SMOS brightness temperature and sea ice concentration time series.Multiple seawater and sea ice tie-point values are identified through point-by-point time series analysis,quality control,and statistical hypothesis testing,allowing spatial variability in radiometric properties to be explicitly considered.The MTP-based retrieval is applied to Arctic freeze-up conditions.Validation against independent SMOS thin sea ice thickness products shows that the MTP approach yields significantly reduced bias and root mean square error compared with the conventional STP method,with statistically significant improvements confirmed by paired t-tests.While retrieval accuracy stabilizes beyond a certain number of tie points,the preprocessing cost associated with tie-point selection increases substantially.Considering both accuracy and efficiency,the MTP framework provides a practical and robust approach for large-scale Arctic thin sea ice thickness retrieval and enables improved characterization of regional freezing processes and maximum ice thickness. 展开更多
关键词 SMOS single-tie point ARCTIC multi-tie point thin sea ice thickness
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An effective deep-learning prediction of Arctic sea-ice concentration based on the U-Net model
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作者 Yifan Xie Ke Fan +2 位作者 Hongqing Yang Yi Fan Shengping He 《Atmospheric and Oceanic Science Letters》 2026年第1期34-40,共7页
Current shipping,tourism,and resource development requirements call for more accurate predictions of the Arctic sea-ice concentration(SIC).However,due to the complex physical processes involved,predicting the spatiote... Current shipping,tourism,and resource development requirements call for more accurate predictions of the Arctic sea-ice concentration(SIC).However,due to the complex physical processes involved,predicting the spatiotemporal distribution of Arctic SIC is more challenging than predicting its total extent.In this study,spatiotemporal prediction models for monthly Arctic SIC at 1-to 3-month leads are developed based on U-Net-an effective convolutional deep-learning approach.Based on explicit Arctic sea-ice-atmosphere interactions,11 variables associated with Arctic sea-ice variations are selected as predictors,including observed Arctic SIC,atmospheric,oceanic,and heat flux variables at 1-to 3-month leads.The prediction skills for the monthly Arctic SIC of the test set(from January 2018 to December 2022)are evaluated by examining the mean absolute error(MAE)and binary accuracy(BA).Results showed that the U-Net model had lower MAE and higher BA for Arctic SIC compared to two dynamic climate prediction systems(CFSv2 and NorCPM).By analyzing the relative importance of each predictor,the prediction accuracy relies more on the SIC at the 1-month lead,but on the surface net solar radiation flux at 2-to 3-month leads.However,dynamic models show limited prediction skills for surface net solar radiation flux and other physical processes,especially in autumn.Therefore,the U-Net model can be used to capture the connections among these key physical processes associated with Arctic sea ice and thus offers a significant advantage in predicting Arctic SIC. 展开更多
关键词 Arctic sea-ice concentration Deep-learning prediction U-Net model CFSv2 NorCPM
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A review of modeling development for estimations of ocean–sea ice–ice shelf interaction in Prydz Bay,East Antarctica
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作者 FAN Jiahao LIU Chengyan +6 位作者 WANG Zhaomin YAN Liangjun XIA Yue LIU Yang WU Yang LIANG Xi LI Xiang 《Advances in Polar Science》 2026年第1期24-34,共11页
Prydz Bay,East Antarctica,is a critical region for studying ocean–sea ice–ice shelf interactions and their role in the global climate system.This review synthesizes the advancements in numerical modeling of physical... Prydz Bay,East Antarctica,is a critical region for studying ocean–sea ice–ice shelf interactions and their role in the global climate system.This review synthesizes the advancements in numerical modeling of physical oceanographic processes in Prydz Bay,highlighting the evolution from early one-dimensional thermodynamic models to contemporary high-resolution,three-dimensional coupled ocean–sea ice–ice shelf frameworks.We discuss key milestones in understanding processes such as frazil ice dynamics and its impact on the basal mass balance of the Amery Ice Shelf,the pathways and mechanisms of Modified Circumpolar Deep Water intrusions,and the dynamic influences of large icebergs on regional circulation.Despite significant progress,challenges remain in integrating multi-component interactions and achieving long-term,high-resolution climate projections.Future efforts should focus on developing fully coupled models that incorporate atmosphere–ocean–sea ice–ice shelf–iceberg interactions,supported by enhanced observational networks and improved computational efficiency.This review underscores the importance of continued modeling advancement to better predict the responses of Antarctic ice shelves and polar climate to global change. 展开更多
关键词 Prydz Bay modeling development OCEAN sea ice Amery Ice Shelf
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Sea Ice Edge Constraint Improves Antarctic Sea Ice Seasonal Prediction in Deep Learning Models
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作者 Hui WANG Shuanglin LI +2 位作者 Fangyuan PING Xu SI Chao ZHANG 《Advances in Atmospheric Sciences》 2026年第3期578-590,I0003-I0009,共20页
Predicting Antarctic sea ice is of substantial academic and practical significance.However,current prediction models,including deep learning(DL)-based models,show notable bias in the marginal ice zone.In this study,we... Predicting Antarctic sea ice is of substantial academic and practical significance.However,current prediction models,including deep learning(DL)-based models,show notable bias in the marginal ice zone.In this study,we developed a pure data-driven DL model for predicting the Antarctic austral summer monthly-to-seasonal sea ice concentration(SIC)by incorporating a novel hybrid sea ice edge constraint loss function(HybridLoss).The model is referred to as ASICNet.Independent testing based on the last five years(2019–23)demonstrates that ASICNet with HybridLoss achieves significantly higher skill metrics than without,with a reduced mean absolute error of 0.021 from 0.022,a reduced integrated ice edge error of 1.714×10^(6)from 1.794×10^(6)km^(2),but an increased pattern correlation coefficient of 0.40 from 0.38,although both ASICNet versions outperform dynamical and statistical models.Furthermore,enhanced heat maps were developed to interpret the predictability sources of sea ice within DL-based models,and the results suggest that the predictability of Antarctic sea ice is attributable to factors like the Antarctic Dipole(ADP),Amundsen Sea Low(ASL),and Southern Ocean sea surface temperature(SST),as revealed in previous studies.Thus,ASICNet is an efficient tool for austral summer Antarctic SIC prediction. 展开更多
关键词 marginal ice zone sea ice prediction deep learning loss function heat map
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Application of physics-informed neural networks in solving temperature diffusion equation of seawater
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作者 Lei HAN Changming DONG +3 位作者 Yuli LIU Huarong XIE Hongchun ZHANG Weijun ZHU 《Journal of Oceanology and Limnology》 2026年第1期1-18,共18页
Physics-informed neural networks(PINNs),as a novel artificial intelligence method for solving partial differential equations,are applicable to solve both forward and inverse problems.This study evaluates the performan... Physics-informed neural networks(PINNs),as a novel artificial intelligence method for solving partial differential equations,are applicable to solve both forward and inverse problems.This study evaluates the performance of PINNs in solving the temperature diffusion equation of the seawater across six scenarios,including forward and inverse problems under three different boundary conditions.Results demonstrate that PINNs achieved consistently higher accuracy with the Dirichlet and Neumann boundary conditions compared to the Robin boundary condition for both forward and inverse problems.Inaccurate weighting of terms in the loss function can reduce model accuracy.Additionally,the sensitivity of model performance to the positioning of sampling points varied between different boundary conditions.In particular,the model under the Dirichlet boundary condition exhibited superior robustness to variations in point positions during the solutions of inverse problems.In contrast,for the Neumann and Robin boundary conditions,accuracy declines when points were sampled from identical positions or at the same time.Subsequently,the Argo observations were used to reconstruct the vertical diffusion of seawater temperature in the north-central Pacific for the applicability of PINNs in the real ocean.The PINNs successfully captured the vertical diffusion characteristics of seawater temperature,reflected the seasonal changes of vertical temperature under different topographic conditions,and revealed the influence of topography on the temperature diffusion coefficient.The PINNs were proved effective in solving the temperature diffusion equation of seawater with limited data,providing a promising technique for simulating or predicting ocean phenomena using sparse observations. 展开更多
关键词 temperature diffusion equation physics-informed neural network(PINN) boundary condition forward and inverse problem
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青海湖西南部局部海冰
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《科学24小时》 2026年第3期4-5,共2页
图为北京三号卫星B星(北京系列三代卫星)拍摄的假彩色影像,展示了青海湖西南部局部海冰。
关键词 西南部 青海湖 局部海冰 北京三号卫星B星
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Fusion Correction for China's Domestic Remote Sensing Data of Sea Ice Concentration Using the TransUnet Model
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作者 ZHAO Chunxiao YANG Yanrui +1 位作者 ZHU Guocan ZHU Hongchun 《Journal of Ocean University of China》 2026年第1期106-122,共17页
The rapid melting of Arctic sea ice poses significant risks to the safety of shipping routes.Accurate remote sensing data on sea ice concentration(SIC)is crucial for effective route planning of ships and ensuring navi... The rapid melting of Arctic sea ice poses significant risks to the safety of shipping routes.Accurate remote sensing data on sea ice concentration(SIC)is crucial for effective route planning of ships and ensuring navigational safety.Despite the availability of numerous SIC products in China,these datasets still lag behind mainstream international products in terms of data accuracy,spatiotemporal resolution,and time span.To enhance the accuracy of China's domestic SIC remote sensing data,this study used the SIC data derived from the passive microwave remote sensing dataset provided by the University of Bremen(BRM-SIC)as a reference to conduct a comprehensive evaluation and analysis of two additional SIC datasets:the dataset derived from the microwave radiation imager(MWRI)aboard the FY-3D satellite,provided by the National Satellite Meteorological Center(FY-SIC),and the dataset obtained through the DT-ASI algorithm from the microwave imager of the FY-3D satellite,provided by Ocean University of China(OUC-SIC).Based on the evaluation results,a TransUnet fusion correction model was developed.The performance of this model was then compared against Ordinary Least Squares(OLS),Random Forest(RF),and UNet correction models,through spatial and temporal analyses.Results indicate that,compared to FY-SIC data,the RMSE of the OUC-SIC data and the standard data is reduced by24.245%,while the R is increased by 12.516%.Overall,the accuracy of OUC-SIC data is superior to that of FY-SIC data.During the research period(2020–2022),the standard deviation(SD)and coefficient of variation(CV)of OUC-SIC were 3.877%and 10.582%,respectively,while those for FY-SIC were 7.836%and 7.982%,respectively.In the study area,compared with OUC-SIC data,FYSIC data exhibited a larger standard deviation of deviation and a smaller coefficient of variation of deviation across most sea areas.These results indicate that the OUC-SIC data exhibit better temporal and spatial stability,whereas the FY-SIC data show stronger relative dimensionless stability.Among the four correction models,all showed improvements over the original,unfused corrected data.The fusion corrections using the OLS,RF,UNet,and TransUnet models reduced RMSE by 5.563%,14.601%,42.927%,and48.316%,respectively.Correspondingly,R increased by 0.463%,1.176%,3.951%,and 4.342%,respectively.Among these models,TransUnet performed the best,effectively integrating the advantages of FY-SIC and OUC-SIC data and notably improving the overall accuracy and spatiotemporal stability of SIC data. 展开更多
关键词 sea ice concentration quality assessment fusion correction Trans Unet model
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