Функции потерь и ограничения повышают точность прогнозирования высоты поверхности моря

Океанографы из Чжэцзянского университета и Государственной ключевой лаборатории динамики спутниковой океанической среды разработали новую модель для прогнозирования высоты поверхности моря, способную давать точные прогнозы на срок до 60 дней. Это существенное улучшение по сравнению с существующими системами, которые надежны лишь на 14–15 дней вперед. Исследование было опубликовано 16 декабря 2025 года в журнале Ocean-Land-Atmosphere Research.

Точное прогнозирование высоты морской поверхности критически важно для понимания океанических течений, приливов, климатической изменчивости и экстремальных погодных явлений. Современные модели на основе глубокого обучения, хотя и точны в краткосрочной перспективе, страдают от накопления ошибок на длительных временных горизонтах и требуют больших вычислительных ресурсов.

«Мы стремились исследовать подход в рамках глубокого обучения, который одновременно повышает способность моделирования временных последовательностей и включает ограничения физической согласованности, чтобы прогнозы высоты поверхности моря оставались точными, стабильными и физически обоснованными на длительных горизонтах прогнозирования», — пояснил Чэнминь Си, аспирант Океанологического колледжа Чжэцзянского университета и первый автор работы.

Ключевым нововведением стала модель GTU-Net (Geostrophic Temporal Attention Unit U-Net). Она сочетает механизм временного внимания (TAU) для анализа ключевых пространственно-временных признаков с функцией потерь, включающей ограничения геострофического баланса. Это «подталкивает» модель следовать известным физическим законам, смягчая накопление ошибок. Эксперименты в западной части Северной Тихого океана показали, что GTU-Net превосходит существующие модели по нескольким метрикам. В будущем команда планирует протестировать модель на идентификации мезомасштабных вихрей и исследовать стратегии включения физической информации разных масштабов.