AI预报海浪,为什么不能只看眼前的风?

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海边风不大，海面却可能一排排起浪。原因之一，是远处风暴产生的涌浪已经传过来。对需要判断未来海况的人，只知道明天风有多大还不够，还得知道浪从哪里来、什么时候到。

10月12日，欧洲中期天气预报中心介绍了AIFS海洋预报研究。它让AI把大气与海浪一起预测。其中的AIFS Waves在测试中，将有效波高的预报误差降低了约一成。它要处理的，正是海上风和浪一起变化的过程。

风小的海面，也可能有涌浪

风持续吹过海面，会把能量传给波浪。但波浪不会一直留在起风的地方，它能向外传播，离开原来的风区，成为涌浪。

预报时，既要考虑已经形成的波浪，也要预测接下来风会怎么变。远处传来的涌浪，可能与当地新起的风浪同时出现；只知道本地风速，很难把两者都算清楚。

波浪之间的间隔也重要。两次浪峰经过同一个位置相隔多久，叫波周期。AIFS Waves除了预测波高和方向，还把较长周期的涌浪分成不同组来表示，帮助模型分辨当地风浪和远处传来的涌浪。

英国Rosemarkie海岸的涌浪，Julian Paren摄。来源：Swell waves at Rosemarkie / Julian Paren，图片来源，CC BY-SA 2.0

把风和浪放进同一个模型

模型把天气和海浪数据放在一起，预测六小时后会怎样变化。要看更远的未来，就把预测结果作为下一轮计算的起点。这样，风的变化和波浪的传播，就能一起进入后续预报。

训练资料来自多年历史数据，其中海浪资料由物理模型回算，并结合观测校正。原有物理模型已经描述风怎样作用于海浪；AI从这些资料中学习对应关系。它的进步仍然离不开长期积累的海洋观测和数值模拟。

研究还做了一个特别的测试：把大部分海面设成平静，只在局部放入涌浪。模型能够让这片涌浪继续向外传播，也能在风的作用下生成新波浪。这个试验检查的是传播是否合理，看看它在陌生条件下能否给出合乎物理规律的结果。

研究中的2023年风暴个例：上排是风速，下排是有效波高；左为AIFS Marine，右为物理模型IFS。取自ECMWF图1动画的一帧并裁切。来源：© 2026 ECMWF，图片来源，CC BY 4.0

更准，要和实际观测对得上

在这次测试中，AIFS Waves预报波高的误差，比作为对照的物理模型低约10%。研究人员用2024年5月至8月的卫星观测检验结果，并用浮标资料补充核对。这里的有效波高，可理解为一段时间里最高三分之一波浪的平均高度。

统计采用均方根误差，也就是把预测与观测的差距综合起来衡量。误差降低约10%，表示整体更接近观测，不等于每一道浪都少错10%，更不等于有九成概率报准。

今年5月，AIFS v2已将波浪预报用于业务运行。10月介绍的研究，还在探索把海表和海冰加入联合预测，让模型描述更多海洋表面变化。

论文图4左：橙线为AIFS Waves，蓝线为物理模型；横轴是预报提前小时数，纵轴为波高误差，越低越好。来源：Hahner等 / ECMWF，图片来源，CC BY-SA 4.0

海浪预报要同时考虑风的变化和波浪的传播。AI把这些过程放在一起计算，研究人员再用卫星、浮标的观测检验结果。这次误差的降低，给出了它能把波高报得更准的一项依据。

主要信源[S1] ECMWF：将海洋表面纳入AIFS（2026-10-12）[S2] Hahner等：AIFS大气与海洋联合预报原始研究[S3] 澳大利亚气象局：风浪、涌浪与有效波高[S4] ECMWF：AIFS v2投入业务运行（2026-05-12）封面：大溪地Teahupoo的海浪，Olivier Dugornay摄，已裁切。 Olivier Dugornay / Ifremer，图片来源，CC BY 4.0