物理一致性全球大气数据同化框架

机器学习赋能全球大气数据同化

在潜在空间进行贝叶斯同化,无需显式物理约束即可生成平衡分析场,提升分析质量与预报技巧。

Hang, Fan · Bai, Lei · Fei, Ben · Yi, Xiao · Kun, Chen · 刘玉宝 · Yongquan, Qu · Fenghua, Ling · Gentine, Pierre

Science Advances 2026

技术优势

免去显式物理约束建模

自编码器在潜在空间中已隐式捕获非线性物理关系,同化可直接产生平衡分析场,避免了传统方法中经验协方差的调参负担。

同化质量和预报技巧双提升

在理想化和真实观测设置下,潜在空间同化相较传统模式空间同化均提高了分析质量和预报技巧,具有实际业务价值。

对潜在维度选择不敏感

方法在不同潜在维度下均表现稳定,降低了超参数调优难度,便于部署到不同规模的系统中。

可容忍不准确训练场

即使自编码器是在不够准确但物理上真实的预报场上训练的,同化仍然有效,增强了对真实世界数据的适应性。

应用场景