预测“东边日出西边雨”不再难

由于分辨率大幅提升，风乌GHR可为同一面积区域提供更精细、准确的气象预报 上海人工智能实验室 供图

昨天，上海人工智能实验室联合国家气象中心、国家气象信息中心、南京信息工程大学、香港科技大学等机构发布全球高分辨率AI气象预报大模型风乌GHR，首次借助人工智能实现对中期天气进行10公里级的建模与预报，使得进行“十里不同天”的预报不再是难事。

“十里不同天”可预测

“全面升级的风乌GHR，相当于‘4K高清版’AI气象预报大模型。”上海人工智能实验室领军科学家欧阳万里表示，“风乌GHR不仅有助于实现更精细、更准确、更高效的气象预报，还展示了AI在地球科学等科研领域拥有强大的应用潜力。”

“东边日出西边雨”“十里不同天”，中国古诗古谚对复杂多变的天气有着生动描述。由于天气系统具有极强的区域性特征，长期以来，传统预报方式难以做到细粒度、高分辨率的预测。

上海人工智能实验室青年科学家白磊透露，风乌GHR首次实现高分辨率AI气象建模。研究人员克服了数据稀缺等难题，将风乌GHR的预报分辨率提升至0.09经纬度（9千米×9千米），对应的地表面积约为81平方公里，较此前的0.25经纬度（25千米×25千米），范围精确超过7倍。

“伴随相对较低算力成本及数据需求等优势，风乌GHR在预报的核心大气变量上性能领先于现有物理模式及AI气象大模型，推动AI气象预报进入10公里级时代。”白磊告诉记者。

2016年，欧洲中期气象预报中心推出的IFS-HRES系统将气象预报分辨率提升至0.09经纬度，达到物理模式驱动下的气象预报领先水平。

为了评估风乌GHR的预报性能，联合团队采用与IFS-HRES相同的业务初始场作为输入，进行2022年全年0—10天的回溯预报。回溯预报采用与实时预报相同的模式，在大量历史数据上评估模型性能，可相对客观、科学地反映模型的实际预报能力——在气象领域广为关注的500百帕高度场变量及850hPa温度场中，风乌GHR表现优于IFS-HRES。

联合团队还对2022年全球的部分极端气象情况进行了回溯预报。当年7月，重庆市经历了极端热浪，屡次打破当地同期高温历史纪录。在提前4天对2022年7月7日12时（UTC）重庆市（29.5°N,106.5°E）的地表温度预报中，风乌GHR与实际结果更接近，优于IFS-HRES。

预报时间再提升0.5天

在预报时长方面，风乌GHR将有效预报时间提前至11.25天，打破了此前自身创造的10.75天纪录——去年4月，AI大模型“风乌”亮相，率先使全球气象有效预报时间突破10天，并在随后准确预测了“泰利”“卡努”等台风的路径。

囿于气象观测的准确度、大气系统中物理过程的复杂性，以及求解大气模型所需资源规模巨大，在传统模式下，全球中期天气预报的有效预报时间每10年才提高1天。而风乌联合研究仅用不到1年时间，即将有效预报时间再次提升0.5天，展现了人工智能在地球科学等科研领域强大的应用潜力。研究团队创新性提出“空间一致性映射”和“解耦组合迁移学习”技术，破解了数据稀缺难题，还缓解了高分辨模型训练代价昂贵的现状。

风乌GHR为精细化天气预报提供了重要的技术支持，为社会经济发展和极端气象灾害预防提供重要参考。目前，上海人工智能实验室正协同国家气象中心、上海市气象局等机构，共同推动风乌GHR的业务检验评估、业务化部署和应用落地，为农林牧渔、新能源电力、航空航海等重点行业及公共安全提供可靠的气象预报路径。

本报记者 郜阳