PofoliaPofolia ile paylaşıldı

Applied Ocean Research· 2025Q1

Fiziksel olarak bilgilendirilmiş derin öğrenme kullanarak deniz yüzeyi tuzluluğunun kısa vadeli tahminini iyileştirme

Enhancing sea surface salinity short-term prediction using physically informed deep learning

Quanhong Liu, Senliang Bao, Hengqian Yan, Huizan Wang ve diğerleri

Kısa özet

Ampirik Ortogonal Fonksiyon (EOF) analizinden elde edilen fiziksel kısıtlamaları içeren yeni bir derin öğrenme çerçevesi, günlük deniz yüzeyi tuzluluğu (SSS) tahmin doğruluğunu %25,51'e (RMSE) ve %53,63'e (MAE) kadar iyileştiriyor.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Ana noktalar

  • EOF analizinden elde edilen fiziksel kısıtlamaları entegre ederek SSS tahmini için fiziksel olarak bilgilendirilmiş bir derin öğrenme çerçevesi geliştirildi.
  • İki yöntem önerildi: LEOF (kayıp fonksiyonu entegrasyonu) ve SEOF (Siamese ağ yerleştirmesi).
  • Modeller, günlük SSS tahmini için çok kaynaklı uydu verilerini ve deniz yüzeyi sıcaklığı gibi faktörleri kullanır.
  • EOF kısıtlamaları, tahmin doğruluğunu iyileştirerek RMSE'yi %25,51'e ve MAE'yi %53,63'e kadar azalttı.
  • SEOF-RAUnet modeli, özellikle Ekvatoral Karşı Akıntı etkisi altındaki doğu Pasifik'te en iyi performansı gösterdi.

Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.

Özet (abstract)

Sea surface salinity (SSS) is a crucial variable in understanding ocean dynamics, climate change, and marine ecosystems. However, purely data-driven deep learning models often lack integration with physical laws, which limits their interpretability and prediction accuracy. To address this issue, this study develops a physically informed deep learning framework that incorporates spatiotemporal patterns from Empirical Orthogonal Function (EOF) analysis of SSS into deep learning architectures. Two distinct methods are proposed: one integrates EOF-based constraints into the loss function (LEOF), and the other employs a Siamese network branch to explicitly embed physical constraints within the model (SEOF). The models utilize multi-source satellite data and various factors (such as sea surface temperature) to produce daily SSS prediction. The results demonstrate that the inclusion of EOF constraints significantly improves predictive accuracy, reducing Root Mean Square Error and Mean Absolute Error by up to 25.51% and 53.63%, respectively. The SEOF-RAUnet model, which combines EOF-based constraints with an attention mechanism, achieves the best performance, particularly in high-variability regions such as the eastern Pacific under the influence of the Equatorial Countercurrent. The proposed framework establishes a basis for forthcoming research focused on the integration of physical constraints with AI-driven SSS prediction, thereby enhancing applications in marine environment monitoring and prediction.

Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Applied Ocean Research, 2025 · DOI ↗

ÇıkarımlarPremium
Makaleye SorÜcretsiz hesapla

Ücretsiz hesapla devam et

Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.

Web'de ücretsiz devam et

Google ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.

Telefonda:

OceanographyEarth and Planetary Sciences