南极海冰观测证实深度学习准确性

发布时间：2024-03-22 16:10:10 栏目：精选百科

导读 2023 年是有记录以来最温暖的一年，全球对变暖趋势和前所未有的海洋温度感到担忧，焦点转向南极海冰。2023年2月创下历史新低后，南极海冰...

2023 年是有记录以来最温暖的一年，全球对变暖趋势和前所未有的海洋温度感到担忧，焦点转向南极海冰。2023年2月创下历史新低后，南极海冰面积以与往年明显不同的缓慢速度增加，于2023年7月6日达到-280.9万平方公里的异常值。在连续两年破卫星之后——由于 2 月(2022 年和 2023 年)记录了最低值，并宣布 2023 年为“海冰最少年”，人们对 2024 年 2 月是否可能出现新的历史低点产生了疑问。



2023年11月，南极海冰预报网络-南方(SIPN-South)项目协调了对夏季海冰状况的另一次预测，特别是2024年2月。由中山大学杨清华教授和南方海洋科学与工程学院领导广东实验室(珠海)的研究团队利用卷积长短期记忆(ConvLSTM)神经网络构建了季节尺度的南极海冰预测模型。

该团队于 2023 年 12 月提交了预测结果，该结果经过了同行评审，并于 2024 年 2 月上旬发表在《大气科学进展》上。在他们的预测中，该团队预计 2024 年 2 月南极海冰仍接近历史低点，但随着创出新低的迹象较少。预计2024年2月海冰面积(SIA)和海冰范围(SIE)分别为144.1万平方公里和210.5万平方公​​里，略高于2023年观测到的历史低点。

“我们对 ConvLSTM 模型预测南极海冰状况的有效性充满信心，因为它在八年的重新预测实验中表现令人信服。” 杨庆华教授分享了他的想法：“然而，人们也对潜在的‘鞭打’效应感到担忧。毕竟，预测有待通过观察数据来验证。”

那么，是鞭打还是平稳着陆?

快进到2024年2月最新卫星观测结果，2024年2月观测到的SIA和SIE值分别为151万平方公里和214.2万平方公里，接近2023年记录的历史最低值(115.1万平方公里)平方公里和191.3万平方公里)。预测与观测之间的比较显示出非常接近的一致性，增强了预测系统的可靠性。

此外，2023年12月至2024年2月的海冰面积和范围与预测值相差一个标准差，凸显了预测系统的可靠性。预测和观测数据的成功比较验证了ConvLSTM模型的准确性及其可靠的南极海冰预测的潜力。这一结果于 2023 年 12 月提交给 SIPN-South 国际比较项目，使其成为 15 项贡献中表现最好的预测之一。

“当我们看到这些比较结果时，我们有一种如释重负的感觉，信心大增。”杨清华教授反思道，“随着地球进入一个被称为‘沸腾时代’的时期，2023年将结束为‘沸腾时代’的标志。” “这是工业化以来最温暖的一年”，我们的成功预测不仅强调了加强南极海冰预测研究的重要性，而且展示了深度学习方法在这一关键领域的巨大应用潜力。”