气象AI 既能做预报又能写快讯

一场突然发生在几百米范围内的冰雹天气，一个正在步步逼近的台风可能会带来的狂风暴雨……在上海，人工智能正在助力天气预报，协助专家更精准地“看破”这些以往难以捉摸的“天机”。

AI修订

降低气温预报误差

这几年，上海气象部门的AI一直在不断“学习”以往积累的海量气象数据，并向不同分辨率的卫星、地面雷达、地面高空观测及社会性观测资料“讨教”。如今的AI，对于高温、冰雹、暴雨等极端天气，已拥有了一定的特征识别和预测能力。上海中心气象台技术开发科科长储海说：“在海量数据处理和目标图像识别方面，AI技术具有先天优势，它能‘协助’预报员修订以往只能凭经验调整的数值预报结论，让预报员更精准地识别灾害天气。”

今夏上海遭遇百年难遇的高温热浪袭击。“今天多少℃？”成为天气预报中最热议的内容。“自动监测提醒-实况订正、1小时分辨率降水、温度预报等多个人工智能产品，已经能精准识别气温的快速变化。”储海说，对于气温预报，目前上海智能预报已能将预报网格分辨率精细到1公里，并最快能实现每10分钟更新一次。

“在今年的极端酷热天气中，AI针对气温预报的表现尤为突出，比如，针对未来24小时左右的最高气温预报月平均误差从原来的2℃降低到现在的1℃以内。”

据了解，在AI助力下，上海已经建立了0-10天2.5公里分辨率的智能网格预报业务，逐步形成了由实时观测资料分析、短临智能外推预报、短期数值预报智能订正和中期多方法智能集成技术所支撑的0-10天无缝隙精细化分析预报产品“一张网”。

“捕捉”冰雹

有了三维外推算法

每到夏季，强降水、台风、冰雹都是申城最常见的灾害性天气。强对流天气的预报，通常都有雷达回波的推算。传统的雷达回波推算只能提供未来一小时的预判，但是2017年以来，AI加入了上海气象部门的预报系统，智能模型对长时记忆有了更大容量，能使雷达回波推算时长延长至2小时，让预报员在暴雨等强对流天气面前更加胸有成竹。

“学习了双偏振多普勒雷达观测所刻画的强对流天气历史演变特征后，AI不仅可以给出降雨强度，还能快速、准确地‘画’出降雨集中区域。”储海说。

但是，冰雹、龙卷风这样超小尺度的天气，对人工智能也是难点。“通常，冰雹、龙卷风会突然出现在1公里以内的区域，这样的天气往往是被人工观测发现才会被记录下来，可供机器学习的数据更少。受限于此，人工智能对它的精准掌握就有很大的局限性。”但是，储海说，我们仍在尝试“敦促”着人工智能“加强学习”，给出更精准的灾害天气预报。

今年，针对高影响灾害性天气过程，上海气象部门又改进了人工智能预报模型，比如，基于星型网络结构，对短时雷达深度学习外推算法进行改进，并基于三维雷达资料进行外推预测。“针对冰雹天气，人工智能分析预测出来的三维立体的雷达回波，能更有效地帮助预报员判断未来灾害性天气的落区。”

智能写稿

每天详细“通报”天气

“气象快讯（制作时间2022年9月2日21:29），台风实况：2022年第11号台风‘轩岚诺’（强台风），9月2日21时位于北纬22.3度、东经124.7度，中心气压为955百帕，距离上海市约1045公里……”这样一篇涉及到灾情、预报、灾害预警的最新台风气象快讯，实际上正是出自上海气象部门决策气象服务写稿人工智能之“手”。

储海介绍说，去年起，上海引入了决策气象服务写稿“AI”系统，如今AI每天都对天气的风云变化，尤其是灾情、天气预报、气象灾害预警等信息做出详细“通报”，能更快速地为决策部门提供“精细”服务。

人工智能既能做预报，又能写快讯，未来它是否会取代预报员？储海认为，两者并非是竞争关系，而是合作关系。“针对温压湿风这种基础的天气预报，人工智能将预报的时效和区域更精细化，而预报员丰富的经验能够帮助它不断提升对大数据特征分析的效率。这几年，上海气象智能预报算法将专家的经验不断引入到计算模型中，把原有模型的600多个参数简化至37个，大大降低了计算成本。”

储海说，近年来，全球气候变化已给人类敲响了警钟，致命热浪、干旱、洪水和台风等各种极端天气，正变得越来越普遍，人类需要人工智能在其预报中发挥更大的作用。“未来，随着技术的不断完善，常规定量化的天气预报或许会让AI挑大梁，让预报员投入更多精力去研究和预报暴雨、极端高温等高影响、预报难度大的灾害性天气。”

本报记者 马丹