Volador 1.0：基于 MOE-Swin-Transformer 框架的次鳍尺度 permitting 数据驱动海气全耦合区域预报模型
大气与海洋物理
2026-05-26 v1
摘要
开发了一个名为 "Volador 1.0" 的数据驱动海气全耦合区域预报模型，支持次鳍尺度 permitting，适用于南海（SCS）。该模型特点包括集成混合专家（MoE）系统的 Swin-Transformer 框架、基于 Cross-Grid 双向 Cross-Attention 的潜在空间交互架构，以及快速-慢双分支架构。三个月的反演测试和 15 天的运行实时预报均表明，Volador 1.0 在 0-72 小时内对 0-500m 上层海洋温度、盐度以及海面高度的预测表现令人鼓舞且富有前景，其均方根误差（RMSE）或平均绝对误差（MAE）小于或至少与来自再分析数据集 REDOS V2.0 和 GLORYS12 以及最先进的区域数值模型 Regional Ocean Modeling System（ROMS）相当。特别地，Volador 1.0 展示了其捕捉/预测次鳍尺度过程（包括内部波）的能力，其能谱良好地代表了从次鳍尺度到中尺度能量级联，符合经典湍流理论的预期。进一步基于消融实验的分析表明，考虑大气与海洋之间动量和热量通量动态交换的海气全耦合框架，确实比非全耦合模型提升了模型性能。尽管 Volador 1.0 在未来仍需进一步完善，但其在准确、细致且快速的海洋环境预报方面为实现这一目标指明了道路，从而有望提升我们在南海及其他适用此类创新技术的沿海地区的灾害防范和减灾能力。
关键词
引用
@article{arxiv.2605.24032,
title = {Volador 1.0: A Data-Driven Air-Sea Full-Coupling Regional Forecast Model with Submesoscale-Permitting Based on MOE-Swin-Transformer Framework},
author = {Yuhang Zhu and Jianxin Wang and Yu-kun Qian and Yineng Li and Yahui Liu and Yankun Gong and Shilin Tang and Shiqiu Peng and Tao Song},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.24032},
year = {2026}
}