A self-attention–based neural network for three-dimensional multivariate modeling and its skillful ENSO predictions

厄尔尼诺南方涛动 海面温度 气候学 异常(物理) 多元ENSO指数 计算机科学 人工神经网络 数据同化 环境科学 气象学 地质学 人工智能 南方涛动 物理 凝聚态物理
作者
Lu Zhou,Rong‐Hua Zhang
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:9 (10): eadf2827-eadf2827 被引量:124
标识
DOI:10.1126/sciadv.adf2827
摘要

Large biases and uncertainties remain in real-time predictions of El Niño–Southern Oscillation (ENSO) using process-based dynamical models; recent advances in data-driven deep learning algorithms provide a promising mean to achieve superior skill in the tropical Pacific sea surface temperature (SST) modeling. Here, a specific self-attention–based neural network model is developed for ENSO predictions based on the much sought-after Transformer model, named 3D-Geoformer, which is used to predict three-dimensional (3D) upper-ocean temperature anomalies and wind stress anomalies. This purely data-driven and time-space attention-enhanced model achieves surprisingly high correlation skills for Niño 3.4 SST anomaly predictions made 18 months in advance and initiated beginning in boreal spring. Further, sensitivity experiments demonstrate that the 3D-Geoformer model can depict the evolution of upper-ocean temperature and the coupled ocean-atmosphere dynamics following the Bjerknes feedback mechanism during ENSO cycles. Such successful realizations of the self-attention–based model in ENSO predictions indicate its great potential for multidimensional spatiotemporal modeling in geoscience.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
852应助horace采纳,获得10
1秒前
sunwei发布了新的文献求助10
4秒前
wanci应助良月三十采纳,获得10
6秒前
7秒前
8秒前
高大的凝阳完成签到,获得积分10
8秒前
LiugQin完成签到,获得积分10
9秒前
汉堡包应助pete采纳,获得10
12秒前
欣慰猕猴桃完成签到,获得积分10
12秒前
搜集达人应助迷糊的七七采纳,获得10
12秒前
叶95完成签到 ,获得积分10
13秒前
Gu发布了新的文献求助10
14秒前
horace发布了新的文献求助10
14秒前
guoy郭莹完成签到,获得积分10
14秒前
orixero应助stone采纳,获得10
14秒前
bkagyin应助liu采纳,获得10
14秒前
16秒前
Eternity完成签到,获得积分10
17秒前
Xue_wenqiang完成签到,获得积分10
19秒前
杨丽完成签到,获得积分10
19秒前
aa完成签到,获得积分10
20秒前
共享精神应助Gu采纳,获得10
21秒前
王祥瑞完成签到,获得积分10
21秒前
23秒前
cmuren99完成签到,获得积分10
23秒前
25秒前
云为翳完成签到,获得积分10
25秒前
stone完成签到,获得积分10
25秒前
LX完成签到,获得积分10
25秒前
官官完成签到 ,获得积分10
26秒前
26秒前
26秒前
天穹雨完成签到,获得积分10
26秒前
Orange应助纳凉的萤火虫采纳,获得10
27秒前
Crator发布了新的文献求助10
29秒前
29秒前
Acrtic7发布了新的文献求助10
29秒前
Michael发布了新的文献求助10
29秒前
chncng12发布了新的文献求助10
31秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Emmy Noether's Wonderful Theorem 1200
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
基于非线性光纤环形镜的全保偏锁模激光器研究-上海科技大学 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6411474
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8230723
关于积分的说明 17467299
捐赠科研通 5464260
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2887239
邀请新用户注册赠送积分活动 1863840
关于科研通互助平台的介绍 1702759