近日，我所海氣中心技術(shù)研發(fā)人員在海洋內(nèi)波高精度觀測技術(shù)方面取得了重要突破。研究團(tuán)隊(duì)基于深度學(xué)習(xí)方法，提出了一種面向浮標(biāo)平臺的自適應(yīng)智能觀測策略（示意圖如圖1），有效解決了傳統(tǒng)海洋內(nèi)波觀測中能耗高、采樣頻率低等技術(shù)難題。

海洋內(nèi)波是發(fā)生在海洋密度躍層中的大振幅波動現(xiàn)象，振幅可達(dá)數(shù)十米甚至上百米，對海洋能量傳遞、物質(zhì)輸運(yùn)及水下航行安全具有重要影響。然而，傳統(tǒng)現(xiàn)場觀測手段受限于能源供給和維護(hù)成本，難以實(shí)現(xiàn)高時(shí)空分辨率與長時(shí)間連續(xù)觀測的兼顧，制約了內(nèi)波精細(xì)結(jié)構(gòu)及其演變過程的深入研究。

針對上述問題，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了一種“低耗監(jiān)測—智能觸發(fā)—精準(zhǔn)捕獲—數(shù)據(jù)優(yōu)化”的閉環(huán)觀測策略（方法結(jié)構(gòu)圖如圖2）。該系統(tǒng)通過內(nèi)波識別模塊、結(jié)束點(diǎn)檢測模塊與數(shù)據(jù)補(bǔ)全模塊的協(xié)同工作，在常規(guī)狀態(tài)下采用低分辨率采樣以節(jié)約能源，一旦檢測到內(nèi)波信號，則自動切換至高分辨率模式，確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)的完整獲取。

實(shí)驗(yàn)基于安達(dá)曼海白龍浮標(biāo)實(shí)測溫度剖面數(shù)據(jù)開展，結(jié)果表明：內(nèi)波識別模塊采用4個(gè)觀測層和3分鐘采樣頻率時(shí)，整體識別準(zhǔn)確率達(dá)95%，延遲為8.095分鐘。在引入考慮時(shí)間不確定性的建模方法后，波動結(jié)束點(diǎn)的判斷準(zhǔn)確率提升了71.9%。同時(shí)，數(shù)據(jù)補(bǔ)全模塊的均方根誤差（RMSE）低至0.1596℃。上述數(shù)據(jù)共同驗(yàn)證了本方法的可靠性，系統(tǒng)整體檢測內(nèi)波的效果如圖3所示。系統(tǒng)整體測試結(jié)果亦顯示，該策略在復(fù)雜海洋環(huán)境下仍能保持穩(wěn)定、高效的數(shù)據(jù)采集性能。

本研究成果為海洋內(nèi)波實(shí)時(shí)、高精度觀測提供了新的技術(shù)路徑，有望在海洋動力過程監(jiān)測、水下航行安全保障及海洋環(huán)境預(yù)測等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用。相關(guān)研究成果以“基于深度學(xué)習(xí)的自適應(yīng)采樣策略：應(yīng)用于海洋內(nèi)波觀測”為題，發(fā)表于《Ocean Engineering》2區(qū)TOP期刊，通訊作者為我所海氣中心正高級工程師寧春林，第一作者為我所博士研究生袁國正。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2025.123399

圖1、利用海洋浮標(biāo)的內(nèi)波觀測示意圖

圖2、高精度內(nèi)波觀測策略框圖

圖3、系統(tǒng)性能評估：(a)簡單背景條件下的數(shù)據(jù)采集有效性；(b)復(fù)雜背景條件下數(shù)據(jù)采集的有效性