有效波高揭示了大气—海洋动量交换的程度，对于我们深入理解浩瀚大洋上真实海—气相互作用过程起着至关重要的作用。

近年来，随着我国海洋卫星探测的蓬勃发展，目前已经积累了多颗高度计遥感资料，如海洋2系列海洋动力环境卫星等。然而、高度计轨道资料缺测数据过多，无法建立高时空分辨率格点资料，这制约了我们对天气过程中海气相互作用过程的理解，尤其是限制了逐日海洋灾害监测、预警。建立具有我国自主知识产权，方法科学、数据可靠的高度计有效波高逐日25 km×25 km分辨率气候数据集成为目前亟待解决的问题。

我院智协飞教授团队联合国家气候中心、清华大学、国家卫星海洋应用中心，优化深度学习技术方法在有效波高数据重建领域的应用，新建了近32年逐日高分辨率多源高度计有效波高气候数据集。

实测数据检验结果显示，相对于国际领先的ERA5有效波高数据集，本新建有效波高数据集具有更高精度，更小偏差的优势。特别是，引入注意力集中和残差模块的U-Net神经网络能显著提高原有遥感数据的时空分辨率和准确度，对比同类数据产品在数据集历史长度、时空分辨率上具有优势。该数据集对于我们理解在气候变化背景下，近几十年海—气相互作用的长期变化趋势具有重要作用，是海洋环境预报、气候变化研究的重要数据。

这项工作主要由我院徐经纬副教授、智协飞教授、张杨阳等人完成，近日论文发表在《Remote Sensing》杂志上。团队高度重视成果转化，为此还申报了基于深度学习建立多源卫星有效波高融合方法的发明专利，并在2024年获得授权（ZL 2024 1 0587251.8）。

图1 2023年1月某日的示例结果，（a）高度计有效波高沿轨结果，（b）重建后的有效波高结果，（c）ERA5 有效波高结果

图2 （a）2023 年重建后的有效波高与ERA5有效波高散点图，（b）2023 年在0.5米有效波高间隔下ERA5与重建有效波高的相对偏差。

图3 （a）重建的有效波高和（b）ERA5 有效波高在 1 月的线性趋势图。类似的分别对应4月（c、d），7月（e、f），10月（g、h）。阴影区域为通过Wald显著性检验（p < 0.05）。

文章信息：

Xu, J.; Zhang, Y.; Zhi, X.; Ma, Z.; Zhang, X.; Xu, Y.; Luo, Y.; Kong, L.; Yi, L. Reconstructed SWHs Based on a Deep Learning Method and the Revealed Long-Term SWH Variance Characteristics During 1993–2024. RemoteSens.2025,17,3802. https:// doi.org/10.3390/rs17233802

相关2024年发表文章和专利信息：

Xu, J.; Wu, H.; Zhi, X.; Koldunov, N.V.; Zhang, X.; Xu, Y.; Zhang, Y.; Guo, M.; Kong, L.; Fraedrich, K. Validation of Multisource Altimeter SWH Measurements for Climate Data Analysis in China’s Offshore Waters. Remote Sens. 2024, 16, 2162. https://doi.org/10.3390/rs16122162

专利信息：

徐经纬等，一种基于改进卷积神经网络的多源卫星有效波高融合方法（ZL 2024 1 0587251.8）。