論文の概要: Towards Efficient and Stable Ocean State Forecasting: A Continuous-Time Koopman Approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.05560v1
• Date: Thu, 05 Mar 2026 09:39:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-09 13:17:44.193067
• Title: Towards Efficient and Stable Ocean State Forecasting: A Continuous-Time Koopman Approach
• Title（参考訳）: 効率的で安定した海洋状態予測に向けて:連続時間クープマンアプローチ
• Abstract要約: 連続時間クープマンオートエンコーダ (CT-KAE) は, 長期海洋状態予測のための軽量サロゲートモデルである。 CT-KAEは、自己回帰トランスフォーマーベースラインとは対照的に、境界誤差成長と安定した大規模統計を示す。 このモデルでは,数値解法よりも高速な推定が可能である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.986879367736762
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate the Continuous-Time Koopman Autoencoder (CT-KAE) as a lightweight surrogate model for long-horizon ocean state forecasting in a two-layer quasi-geostrophic (QG) system. By projecting nonlinear dynamics into a latent space governed by a linear ordinary differential equation, the model enforces structured and interpretable temporal evolution while enabling temporally resolution-invariant forecasting via a matrix exponential formulation. Across 2083-day rollouts, CT-KAE exhibits bounded error growth and stable large-scale statistics, in contrast to autoregressive Transformer baselines which exhibit gradual error amplification and energy drift over long rollouts. While fine-scale turbulent structures are partially dissipated, bulk energy spectra, enstrophy evolution, and autocorrelation structure remain consistent over long horizons. The model achieves orders-of-magnitude faster inference compared to the numerical solver, suggesting that continuous-time Koopman surrogates offer a promising backbone for efficient and stable hybrid physical-machine learning climate models.
• Abstract（参考訳）: 本研究では, 連続時間クープマンオートエンコーダ (CT-KAE) を2層準地政学的システム (QG) を用いた長期海洋状態予測のための軽量サロゲートモデルとして検討する。 線形常微分方程式によって支配される潜在空間に非線形力学を投影することにより、行列指数的定式化による時間分解不変予測を可能にしながら、構造的かつ解釈可能な時間的進化を強制する。 2083日間のロールアウトでCT-KAEは、長期ロールアウト上で徐々に誤差の増幅とエネルギードリフトを示す自己回帰トランスフォーマーベースラインとは対照的に、境界付きエラー成長と安定した大規模統計を示した。 微細な乱流構造は部分的に散逸しているが、バルクエネルギースペクトル、エントロフィ進化、自己相関構造は長い地平線上で一定である。 このモデルは数値解法よりも高速な推定が可能であり、連続時間クープマンサロゲートは、効率的で安定したハイブリッドな物理機械学習気候モデルのための有望なバックボーンを提供することを示唆している。

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