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“人工智能+氣象” 讓天氣“變幻可測”(探一線)
以往提到天氣,人們往往會說“變幻莫測”。而現(xiàn)在,在人工智能助力下,天氣漸漸“變幻可測”。
人工智能技術(shù)與數(shù)值模式、超強算力協(xié)同發(fā)力,再加上預(yù)報員的專業(yè)經(jīng)驗,就能提前“算”出風雨雷電的信號。速度更快、效率更高的氣象預(yù)報,將加快賦能千行百業(yè),助力經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展。
“人工智能+氣象”新應(yīng)用新場景涌現(xiàn)
每年5月,南海夏季風暴發(fā)拉開我國主汛期大幕,推動著我國主雨帶進程。對南海夏季風暴發(fā)時間的預(yù)測,是我國氣象部門的重要任務(wù)之一。
“今年汛期氣象服務(wù)中,風順展現(xiàn)了不錯的預(yù)測能力,提前捕捉到‘南海夏季風暴發(fā)將偏晚’這一關(guān)鍵信號,為汛期預(yù)測提供了科學指導?!眹覛夂蛑行臍夂蜃兓绊戇m應(yīng)室主任、雄安氣象人工智能創(chuàng)新研究院副院長陸波介紹。
風順是中國氣象局首個人工智能全球次季節(jié)—季節(jié)預(yù)測系統(tǒng),由中國氣象局聯(lián)合復旦大學、上??茖W智能研究院研發(fā)。目前風順已實現(xiàn)業(yè)務(wù)化穩(wěn)定運行一年多,性能達到國際先進水平。
10月28日,由中國氣象局公共氣象服務(wù)中心牽頭研發(fā)的人工智能氣象服務(wù)系統(tǒng)風和正式發(fā)布。公眾可以問它:“‘五一’假期我想去三清山旅游,沿途天氣怎么樣?”風力發(fā)電場的工作人員也能問它:“明天風電場風力多大?”
“風和是面向氣象服務(wù)領(lǐng)域的千億參數(shù)語言模型,也是連接海量氣象數(shù)據(jù)與用戶的重要‘智能交互窗口’,可應(yīng)用于災(zāi)害預(yù)警、交通運輸、旅游出行等場景?!敝袊鴼庀缶止矚庀蠓?wù)中心正高級工程師王慕華說。
風雷模型由國家氣象中心和清華大學聯(lián)合研發(fā),主要應(yīng)用在強對流天氣臨災(zāi)預(yù)警時段,預(yù)報對象是即將發(fā)生的雷暴和強降水天氣。國家氣象中心正高級工程師盛杰介紹,風雷可實現(xiàn)全國范圍1公里分辨率的未來3小時、逐10分鐘的回波降水格點預(yù)報。
“目前,風雷技術(shù)的先進性及業(yè)務(wù)化應(yīng)用程度表明,我國的短臨預(yù)報業(yè)務(wù)在人工智能方面處于世界先進水平?!笔⒔芙榻B。
風清模型是全自主知識產(chǎn)權(quán)的人工智能全球短中期預(yù)報系統(tǒng)。國家氣象中心天氣預(yù)報技術(shù)研發(fā)室主任、雄安氣象人工智能創(chuàng)新研究院副院長曹勇介紹,風清模型可精準捕捉臺風、暴雨等災(zāi)害天氣,輸出13層高空要素與11類地面要素預(yù)報。目前,風清已實現(xiàn)業(yè)務(wù)化部署并向全國推廣,廣泛應(yīng)用于防災(zāi)減災(zāi)、光伏風電調(diào)度、航空保障等場景。
除了風雷、風清、風順、風和,國家衛(wèi)星氣象中心(國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心)還牽頭研發(fā)了人工智能風宇模型,這是空間天氣鏈式人工智能預(yù)報模型。目前,該模型已應(yīng)用于衛(wèi)星通信導航、航天器軌道管理、電力設(shè)施防護及航空安全等領(lǐng)域。
氣象服務(wù)從“人找信息”轉(zhuǎn)向“信息找人”
如何更快、更早、更準發(fā)布災(zāi)害天氣預(yù)警,是氣象業(yè)務(wù)面臨的共同難題。對強對流天氣,尤其是局地強對流天氣的預(yù)報,更是難上加難。
“風雷在幾分鐘內(nèi)就能預(yù)報對流系統(tǒng)的生消演變,甚至在預(yù)報難度最大的局地極端強對流天氣預(yù)報中展現(xiàn)出優(yōu)勢,風雷強回波預(yù)報質(zhì)量相比傳統(tǒng)方法提升超25%?!笔⒔苷f。
風雷、風清、風順等模型,在業(yè)務(wù)實踐中各展身手,不斷提升預(yù)報精準度和預(yù)報效率。
例如,在業(yè)務(wù)化運行中,風順展現(xiàn)出3個突出特點:具備覆蓋全球的預(yù)報能力,每日可提供包含100個集合成員的60天預(yù)測產(chǎn)品;在關(guān)鍵氣候模態(tài)預(yù)測性能上達到國際先進水平,對大氣季節(jié)內(nèi)振蕩的有效預(yù)測能力可達32天;在極端天氣預(yù)測中表現(xiàn)亮眼,能為我國能源調(diào)度等提供前瞻性風險預(yù)警。
又比如,風清模型全球有效預(yù)報時效超10.5天,極端天氣與關(guān)鍵要素預(yù)報精度對標國際領(lǐng)先水平。“風清模型以高效算力適配與穩(wěn)定運行性能,為民生保障、行業(yè)服務(wù)提供硬核氣象技術(shù)支撐?!辈苡抡f。
“人工智能正深刻改變氣象服務(wù)的方式,推動其邁入智能化新階段?!敝袊鴼庀缶止矚庀蠓?wù)中心高級工程師于廷照說。過去,人們獲取天氣信息主要靠看電視、刷手機,屬于“主動查找”;如今,借助人工智能技術(shù),氣象服務(wù)正在從“人找信息”轉(zhuǎn)向“信息找人”。
與現(xiàn)有技術(shù)融合互通,不會取代預(yù)報員
除了預(yù)報,在極端降水預(yù)測、強對流天氣預(yù)警、氣象資料同化分析、氣象觀測與數(shù)據(jù)處理、氣象服務(wù)與決策支持等領(lǐng)域,也出現(xiàn)了不少人工智能模型,有力地推動了氣象業(yè)務(wù)的數(shù)字化、信息化和智能化發(fā)展。
今年7月,中國氣象局推出全民早期預(yù)警中國方案“媽祖(MAZU)”,其中,城市多災(zāi)種早期預(yù)警智能體目前已在35個國家和地區(qū)落地應(yīng)用,為全球防災(zāi)減災(zāi)貢獻中國智慧。
但專家指出,人工智能工具仍需要和現(xiàn)有的技術(shù)手段互補、融合應(yīng)用,最終的決策和任務(wù)完成仍需要預(yù)報員的判斷。
“風雷等人工智能模型優(yōu)勢在于大數(shù)據(jù)挖掘,但由于沒有考慮物理機制,并未完全解決預(yù)報精準度問題,所以不會取代預(yù)報員和數(shù)值預(yù)報。”盛杰說,三者將融合互通、優(yōu)勢互補,形成以預(yù)報員為重點,數(shù)值模式、人工智能為左右臂膀的協(xié)同預(yù)報體系。
人工智能技術(shù)進入快速發(fā)展階段,既展現(xiàn)出賦能氣象轉(zhuǎn)型發(fā)展的巨大潛力,同時也帶來諸如數(shù)據(jù)濫用偏差、模型缺陷、預(yù)報結(jié)果不可控等多重風險治理挑戰(zhàn)。
今年4月,中國氣象局、國家網(wǎng)信辦聯(lián)合印發(fā)《人工智能氣象應(yīng)用服務(wù)辦法》,明確要加強人工智能與氣象監(jiān)測預(yù)警、預(yù)報預(yù)測、數(shù)值預(yù)報等領(lǐng)域深度融合應(yīng)用,同時依法規(guī)范人工智能氣象應(yīng)用服務(wù)。
“出臺系列政策文件,就科學應(yīng)對人工智能氣象應(yīng)用服務(wù)的潛在風險、規(guī)范引導人工智能氣象應(yīng)用服務(wù)發(fā)展提出要求,將為人工智能氣象應(yīng)用服務(wù)加裝‘安全護欄’,促進氣象應(yīng)用高質(zhì)量發(fā)展和高水平安全良性互動?!敝袊鴼庀缶挚偣こ處熍诉M軍說。
《 人民日報 》( 2025年12月06日 06 版)
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