Physics-informed deep-learning parameterization of ocean vertical mixing improves climate simulations

混合(物理) 一般化 气候模式 人工神经网络 海洋观测 水文学 计算机科学 气象学 深海 气候学 湍流 环境科学 人工智能 气候变化 海洋学 物理 地质学 数学 数学分析 量子力学
作者
Yuchao Zhu,Rong‐Hua Zhang,James N. Moum,Fan Wang,Xiaofeng Li,Delei Li
出处
期刊:National Science Review [Oxford University Press]
卷期号:9 (8) 被引量:58
标识
DOI:10.1093/nsr/nwac044
摘要

Uncertainties in ocean-mixing parameterizations are primary sources for ocean and climate modeling biases. Due to lack of process understanding, traditional physics-driven parameterizations perform unsatisfactorily in the tropics. Recent advances in the deep-learning method and the new availability of long-term turbulence measurements provide an opportunity to explore data-driven approaches to parameterizing oceanic vertical-mixing processes. Here, we describe a novel parameterization based on an artificial neural network trained using a decadal-long time record of hydrographic and turbulence observations in the tropical Pacific. This data-driven parameterization achieves higher accuracy than current parameterizations, demonstrating good generalization ability under physical constraints. When integrated into an ocean model, our parameterization facilitates improved simulations in both ocean-only and coupled modeling. As a novel application of machine learning to the geophysical fluid, these results show the feasibility of using limited observations and well-understood physical constraints to construct a physics-informed deep-learning parameterization for improved climate simulations.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
2秒前
2秒前
MBLee完成签到,获得积分10
2秒前
yang发布了新的文献求助30
2秒前
2秒前
3秒前
我是老大应助Jiangpeng采纳,获得10
5秒前
6秒前
cc发布了新的文献求助10
6秒前
MBLee发布了新的文献求助10
6秒前
陈凯发布了新的文献求助10
7秒前
ysww完成签到,获得积分10
7秒前
SJK发布了新的文献求助10
7秒前
熙梓日记发布了新的文献求助10
8秒前
辞啦完成签到,获得积分10
8秒前
DoomDuke完成签到,获得积分20
9秒前
你说啥完成签到,获得积分20
9秒前
新月完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
WZ完成签到,获得积分10
9秒前
lcb发布了新的文献求助10
10秒前
rsy完成签到,获得积分10
10秒前
田様应助夏艳萍采纳,获得10
10秒前
10秒前
屠建锋完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
寒冷不言发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
13秒前
Akim应助孤独的狼采纳,获得10
13秒前
大模型应助xhp采纳,获得10
14秒前
lcb完成签到,获得积分10
15秒前
研研不断完成签到,获得积分10
15秒前
乐乐应助deacle采纳,获得10
16秒前
充电宝应助gwy采纳,获得10
16秒前
阿越发布了新的文献求助10
17秒前
WilliamYen发布了新的文献求助80
17秒前
17秒前
17秒前
高分求助中
Cronologia da história de Macau 5000
Merrill's Atlas of Radiographic Positioning and Procedures - 3-Volume Set, 16th Edition 2000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 500
Vander's Renal Physiology第10版 500
CLSI M27M44S Performance Standards for Antifungal Susceptibility Testing of Yeasts Fourth Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7117518
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8770337
关于积分的说明 18546138
捐赠科研通 6689665
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3146645
关于科研通互助平台的介绍 2264239
邀请新用户注册赠送积分活动 2121295