人工智能助力中長期氣象預報
光明日報北京7月9日電(記者張蕾)隨著算力增長的趨緩和物理模型的逐漸復雜化,傳統(tǒng)數(shù)值預報的瓶頸日益突出,研究者開始挖掘新的氣象預報范式,例如使用深度學習方法來預測未來天氣。在數(shù)值方法應用最廣泛的中長期預報領(lǐng)域,現(xiàn)有的AI預報方法精度顯著低于數(shù)值預報方法,并受到可解釋性欠缺、極端天氣預測不準等問題的制約。來自華為云的研究人員提出一種新的高分辨率全球AI氣象預報系統(tǒng)——盤古氣象大模型。作為首個精度超過傳統(tǒng)數(shù)值預報方法的AI模型,華為云盤古氣象大模型的預報速度是傳統(tǒng)數(shù)值模式的10000倍以上,能夠提供全球氣象秒級預報,預測結(jié)果包括位勢、濕度、風速、溫度、海平面氣壓等,可以直接應用于多個氣象研究細分場景。
華為云研發(fā)團隊兩年前開始AI氣象方向的研究。他們發(fā)現(xiàn),AI氣象預報模型的精度不足主要有兩個原因:一是現(xiàn)有AI氣象預報模型都是基于2D神經(jīng)網(wǎng)絡,無法很好地處理不均勻的3D氣象數(shù)據(jù);二是AI方法缺少數(shù)學、物理的機理約束,在迭代過程中會不斷積累迭代誤差。為此,團隊提出用適應地球坐標系統(tǒng)的三維神經(jīng)網(wǎng)絡處理復雜的不均勻3D氣象數(shù)據(jù),并且使用層次化時域聚合策略減少預報迭代次數(shù),從而減少迭代誤差?;?3年的全球天氣數(shù)據(jù)訓練深度神經(jīng)網(wǎng)絡后,盤古氣象大模型在精度和速度上全面超越了傳統(tǒng)的數(shù)值預測方法。
談到為何選擇AI氣象預報領(lǐng)域作為突破口,華為云研發(fā)團隊負責人表示:一方面,氣象預報尤其是對暴雨、臺風、干旱、寒潮等極端天氣的精準預測關(guān)乎國計民生;另一方面,氣象預測問題非常復雜,AI可以從海量數(shù)據(jù)中挖掘出新的大氣演變規(guī)律,在精度和速度上具有相當大的提升潛力?!拔磥恚A為云將聯(lián)合全球氣象機構(gòu),繼續(xù)探索并發(fā)揮AI在氣象領(lǐng)域的應用潛力,為農(nóng)林牧漁、航空航海等行業(yè)及公共安全領(lǐng)域提供有力的科技支持?!痹撠撠熑吮硎尽?/p>
《光明日報》(2023年07月10日 08版)
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