问题——海洋与大气相互作用强、过程尺度跨度大,是制约区域精细化预报与风险防控的核心难题。南海位于西北太平洋与欧亚大陆交汇地带,季风系统、热带气旋活动以及复杂地形地貌共同作用,使海气过程更为活跃。海面风应力、海气热通量等要素变化快、非线性强,既影响台风路径与强度,也牵动海洋环流、上升流、内波等动力过程。传统数值模式机理刻画上具备优势,但在多尺度耦合、极端事件的快速响应以及高分辨率运行成本诸上仍有短板;同时,海上观测稀缺、数据分布不均也抬高了预报不确定性,亟需更高效的区域化耦合预测手段。 原因——一方面,海气耦合涉及动量、热量与水汽等多要素的双向反馈,仅靠单一介质或单向驱动的模拟难以完整覆盖关键链条;另一方面,南海高分辨率业务化预报对算力与能耗要求高,而边海观测站、科考船等应用场景更需要“轻量、可部署”的技术路径。鉴于此,研发面向南海、兼顾物理约束与数据学习能力的耦合模型,成为提升预报能力与服务水平的务实选择。“飞鱼-1.0”由中国科学院南海海洋研究所与中国石油大学(华东)联合研发,尝试将物理机理与数据驱动方法融合,智能模拟海气之间动量、热量等的双向交互影响,并通过多专家系统按任务调用模块,提升效率、降低能耗的同时,为面向不同海域与不同任务的扩展预留空间。 影响——从能力表现看,该模型在温度、盐度等核心要素预报上表现较好,并能对大尺度环流以及内波、锋面等小尺度过程作更细致刻画,有助于补齐区域多尺度耦合预报“精细与高效难兼顾”的短板。从科研角度看,这类工具可为海洋与大气涉及的研究提供高精度、多尺度的模拟与预测支撑,服务海气相互作用机制研究、海洋动力环境特征与规律识别等基础工作,推动对季风影响、上升流演变、海洋锋面活动等问题的定量分析。从公共服务角度看,面向沿海城市与海上生产活动,模型可在海洋环境保障与防灾减灾中提供更及时的技术支撑,为台风风险研判、海上作业安全保障等提供更精细的环境预报参考,提升应急决策的科学性与可操作性。 对策——继续释放模型价值,需要从数据、应用与治理三上同步推进:其一,强化多源观测数据融合与质量控制,提升训练与检验数据的覆盖度与连续性,特别是近海关键海域与台风高发季节的观测补强;其二,推动科研模型与业务流程对接,围绕台风、风暴潮、海浪、海雾等重点场景开展针对性评估,形成可复用的指标体系与运行规范;其三,重视模型可解释性与风险提示机制建设,完善不确定性表达与极端事件回溯验证,确保公共服务输出更稳定、可用、可追溯的结果。同时,依托轻量化特性,探索科考船、沿海观测站等边缘端部署,提升“就地计算、快速更新”能力,形成海陆联动的监测预警链条。 前景——随着海洋强国建设持续推进,沿海经济带高质量发展对海洋环境保障提出更高要求,面向重点海域的精细化、智能化预报将成为重要方向。面向南海的海气双向耦合模型若能在更多典型过程与极端情形中经受检验,并与观测网络、业务平台协同迭代,有望在提升预报时效与精度、降低运行成本、拓展边缘端应用等上形成综合优势。未来,通过模块化扩展与跨海域迁移应用,相关技术有望服务更广泛的海洋环境保障需求,并在海洋科学研究、产业智能化与科普教育等领域释放更大效能。
"飞鱼-1.0"的发布表明了我国在海洋科技领域的自主创新进展。在气候变化影响加深、海洋灾害风险上升的背景下,该融合物理机理与智能技术的预报模型,为更精准认识与预测海洋过程提供了新的技术路径。随着模型持续完善并进入更多应用场景,有望在海洋防灾减灾、科学研究与产业发展中发挥更大作用,为海洋生态保护与海洋强国建设提供更可靠的科技支撑。