Release of iEddy 2.0 Beta (海境·涡流大模型2.0 Beta版): An AI Model for Global Three-Dimensional Ocean State Reconstruction and Forecasting

2026年11月11日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境与岛礁生态全国重点实验室主任杜岩研究员在广州举行的“第七届空间地球科学学术研讨会”上，作了题为“海洋空间动力重构与涡流大模型”的学术报告。报告回顾了“海境·涡流大模型1.0”的研究成果，重点介绍了“海境·涡流大模型2.0”的技术架构、阶段性进展及未来发展方向。

前期研发的“海境·涡流大模型1.0”利用高分辨率卫星遥感海表数据，结合Swin-Unet、SpadeUp等深度学习技术，实现了印太交汇区海洋三维流场的快速重构与现报。“海境·涡流大模型2.0”研究区域拓展至全球，利用海表遥感数据和海洋多尺度过程解耦-再重构的创新方法，构建基于共享隐空间的全球海洋三维状态重构与预报模型（Autoencoder–Reconstruction–Prediction model, AReP），旨在实现海洋三维状态的高效重构及未来7天的逐日预报。

海境·涡流大模型2.0 示意图

AReP模型主要由自编码器（Autoencoder，AE）、重构编码器（Reconstruction Encoder，RE）和预报器（Predictor, PR）三个模块组成。AE通过水平分块嵌入、垂向交叉注意力和三维移动窗口注意力机制，将33层海洋温度、盐度及水平流速信息压缩至共享隐空间，并通过统一解码器恢复三维物理场；RE采用日、月双时间尺度编码器与门控融合机制，综合利用过去8天的日平均海表信息及此前12个月的月平均海表信息，实现由海表观测信息驱动的三维海洋状态重构；PR则在重构隐状态的基础上，结合时间注意力与三维空间特征交互，通过自回归迭代实现未来1—7天的逐日预报。模型采用分阶段训练策略，逐步建立海洋三维状态的重构与预报能力。模型设计的最终输出为全球1/12°水平分辨率、覆盖约0—643.6米共33个垂向层次的日平均三维温度、盐度及水平流速场。

目前，研究团队已完成AReP重构模块的开发与结果初步验证，预报模块正在训练中。基于2025年独立测试数据的初步评估结果表明，AReP温盐重构结果与观测的吻合程度接近GLORYS海洋再分析数据水平。在上层海洋动力结构的重构方面，AReP表现优于当前国际广泛使用的三维海洋重构数据集，展现出利用海表信息重构全球三维海洋状态的良好潜力。

下一步，研究团队将持续深化海洋动力学与人工智能技术的融合，进一步完善模型的三维重构与短期预报能力。同时逐步利用地转流动力约束方法将重构深度拓展至海洋上层2000米，并引入多源观测融合模块，构建以卫星遥感和现场观测为基础的全球1/12°高分辨率三维温盐流历史分析数据集，为海洋环境保障应用和海洋动力学研究提供数据支撑。