地球系统 · AI 研究
连接天气、海洋与陆地过程，关注地球系统预测和跨任务基础模型。
阅读时值得关注的问题
- 训练数据覆盖哪些地球过程？
- 模型如何处理空间与时间尺度的变化？
- 新区域或极端事件是否有独立评估？
这些问题用于辅助批判性阅读，不表示下列每篇论文都已完成相应验证。
研究条目 · 7
观点文章Nature Machine Intelligence中科院一区 Top · 2025
英文原题Enhancing reproducibility in hybrid Earth system models
作者 Min Chen · Zhiyi Zhu · Thorsten Wagener · Niklas Boers · R. Dietmar Müller · Josef Strobl · Gustau Camps-Valls · Michael Batty · Anthony J. Jakeman · Olaf Kolditz · Stefano Nativi · Maria Antonia Brovelli · Felix Creutzig · Pankaj Kumar · Paul Whitehead · C. Michael Barton · Dichen Liu · Peilong Ma · Zaiyang Ma · Fengyuan Zhang · Bo Zhang · Peng Hou · Guonian Lü
AI 导读讨论 AI 与物理过程结合后带来的数值稳定性、流程透明度和计算资源差异，提出混合地球系统模型的可复现性评估与实施框架。
观点文章Nature Communications中科院一区 Top · 2025
英文原题Bridging the weather and climate divide with artificial intelligence
作者 Gustau Camps-Valls · Alberto Carrassi · Francisco de Melo Viríssimo · Kevin Debeire · Miguel-Ángel Fernández-Torres · Philipp Hess · Helge Heuer · Nathan Mankovich · David Montero · Esther Rodrigo-Bonet · Federico Serva · Vasileios Sitokonstantinou · Alistair White · Kai-Hendrik Cohrs · Jonathan Wider · Christian Reimers · Nikolaos Ioannis Bountos · Ioannis Papoutsis · Pierre Gentine · Veronika Eyring
AI 导读从统一建模的角度讨论天气与气候研究的交汇，并梳理物理一致性、分布外泛化、透明度与计算成本等仍待解决的问题。
观点文章Communications Earth & Environment中科院一区 Top · 2025
英文原题On the foundations of Earth foundation models
作者 Xiao Xiang Zhu · Zhitong Xiong · Yi Wang · Adam J. Stewart · Konrad Heidler · Yuanyuan Wang · Zhenghang Yuan · Thomas Dujardin · Qingsong Xu · Yilei Shi
AI 导读提出理想地球基础模型的 11 项特征，涵盖多传感器整合、地理位置与尺度感知、物理一致性等，并讨论评价标准与研究方向。
研究论文Geophysical Research Letters
英文原题Samudra: An AI Global Ocean Emulator for Climate
作者 Surya Dheeshjith · Adam Subel · Alistair Adcroft · Julius Busecke · Carlos Fernandez‐Granda · Shubham Gupta · Laure Zanna
AI 导读学习海洋模式的多深度层数据，模拟温盐、流速与海表高度。在研究设定中实现长期稳定积分，但外部强迫趋势的幅度响应仍有局限。
研究论文Nature中科院一区 Top · 2025
英文原题A foundation model for the Earth system
作者 Cristian Bodnar · Wessel P. Bruinsma · Ana Lucic · Megan Stanley · Anna Allen · Johannes Brandstetter · Patrick Garvan · Maik Riechert · Jonathan A. Weyn · Haiyu Dong · Jayesh K. Gupta · Kit Thambiratnam · Alexander T. Archibald · Chun-Chieh Wu · Elizabeth Heider · Max Welling · Richard E. Turner · Paris Perdikaris
AI 导读在多种地球物理数据上预训练，再适配天气、海浪、空气质量与热带气旋路径预测，探索跨任务的地球系统建模。
研究论文Nature中科院一区 Top · 2025
英文原题Neural general circulation models for weather and climate
作者 Dmitrii Kochkov · Janni Yuval · Ian Langmore · Peter Norgaard · Jamie Smith · Griffin Mooers · Milan Klöwer · James Lottes · Stephan Rasp · Peter Düben · Sam Hatfield · Peter Battaglia · Alvaro Sanchez-Gonzalez · Matthew Willson · Michael P. Brenner · Stephan Hoyer
AI 导读将可微分动力核心与神经网络参数化结合，用统一的混合框架研究天气预报与气候模拟，并评估长期积分的物理一致性。
观点文章Nature Reviews Earth & Environment中科院一区 Top · 2025
英文原题Differentiable modelling to unify machine learning and physical models for geosciences
作者 Chaopeng Shen · Alison P. Appling · Pierre Gentine · Toshiyuki Bandai · Hoshin Gupta · Alexandre Tartakovsky · Marco Baity-Jesi · Fabrizio Fenicia · Daniel Kifer · Li Li · Xiaofeng Liu · Wei Ren · Yi Zheng · Ciaran J. Harman · Martyn Clark · Matthew Farthing · Dapeng Feng · Praveen Kumar · Doaa Aboelyazeed · Farshid Rahmani · Yalan Song · Hylke E. Beck · Tadd Bindas · Dipankar Dwivedi · Kuai Fang · Marvin Höge · Chris Rackauckas · Binayak Mohanty · Tirthankar Roy · Chonggang Xu · Kathryn Lawson
AI 导读讨论如何利用可微分计算，将物理知识与神经网络共同训练，为过程理解、参数估计与地学预测提供方法框架。