本文转自:新民晚报
图说:针对高影响灾害性天气过程，气象学家完善人工智能预报模型。受访者提供了相同的图片如下。
几百米范围内突然出现的冰雹，可能是即将到来的台风带来的风暴...在上海，人工智能正在帮助天气预报，帮助专家更准确地“看穿”这些以前难以捉摸的“秘密”。
AI修正并减少了温度预报误差。
近年来，上海气象部门的AI不断“学习”过去积累的温度、气压、湿度、风力等数据，向不同分辨率的卫星、地面雷达、地面高空观测数据、社会观测数据求教。如今对高温、台风、暴雨等极端天气有一定的实时识别和定位。上海中心气象台技术发展科科长褚海说，“ai技术在海量数据处理和目标图像识别方面具有先天优势。它可以‘协助’预报员修正过去只能靠经验调整的数值预报结论，使预报员更准确地识别灾害天气。”
今年夏天，上海遭遇了百年不遇的热浪。“今天气温多少？”成为天气预报里最火的内容。“自动监测提醒——实况订正、1小时分辨率降水、温度预报等人工智能产品已经能够准确把握气温的波动。”褚海表示，对于气温这种相对基础的预报，目前上海智能预报已经可以将预报网格分辨率细化到1km，最快可以每10分钟更新一次。“在今年的极热天气中，艾对气温预报的修改尤为突出。比如对未来6小时左右的气温预报的修正，预报误差可以从原来的2℃降到现在的1℃。”
据了解，借助AI，上海已基本建成0-10天2.5km分辨率智能网格预报服务，逐步形成以实时观测资料分析、短临智能外推预报、短期数值预报智能订正、中期多方法集合预报为支撑的0-10天无缝精细化分析预报产品“网”。
三维外推算法“捕捉”冰雹
每年夏天，强降水、台风、冰雹是申城最常见的灾害性天气。强对流天气的预报通常有雷达回波的计算。传统的雷达回波估计只能提供未来一小时的预测。但从2017年开始，艾加入了上海气象部门的“预报队”。计算机模型的长时记忆容量更大，可将雷达回波估计时间延长至2小时，使预报员在面对暴雨等强对流天气时更有信心。“在学习了双偏振多普勒雷达观测描绘的强对流天气历史演变特征后，AI不仅能给出降雨强度，还能快速准确地‘画’出降雨集中区域。”楚海说。
图说:2021年7月27日8时至7月28日8时台风烟花带来的降水预报与实测对比。
而冰雹、龙卷风等超小尺度天气也是人工智能难以应对的。“通常情况下，1公里以内的区域会突然出现冰雹和龙卷风。即使在过去，这样的天气也经常在被记录下来之前被人工观测“巧合”地发现。他们几乎没有相关的气象数据，更没有机器学习的数据。受限于这样的学习，人工智能在精确掌握上有很大的局限性。”不过，楚海表示，人类仍在努力“督促”人工智能“加强学习”，给出更准确的灾害天气预报。针对今年的高影响灾害性天气过程，上海气象部门对人工智能预报模型进行了改进，比如基于星形网络结构，改进了短期雷达深度学习的外推算法，基于三维雷达数据进行外推预报。“对于冰雹这样的天气，人工智能分析预测的三维雷达回波可以帮助预报员更有效地判断未来灾害性天气的落区。”
智能书写天气的详细“通知”
“天气新闻台风实况:2022年第11号台风宣兰诺，9月2日21时位于北纬22.3度，东经124.7度，中心气压955百帕，距离上海约1045公里。实际降雨量:2022年9月2日20时至21时，全市降雨量在10mm以下，其中金山区枫泾镇最大1.5mm，浦东新区唐镇最大2mm。”事实上，涉及灾情、预报、灾害预警的最新台风天气消息，正是上海气象部门决策气象服务写作的人工智能之“手”。褚海说，从去年开始，上海引入了决策气象服务写作的“ai”系统，现在ai每天都会对天气变化进行详细的“通报”，尤其是灾情、天气预报、气象灾害预警等信息，可以更快捷地为决策部门提供“精细化”服务。
人工智能可以做预报，写新闻。未来会取代预报员吗？楚海认为，两者不是竞争关系，而是合作关系。“对于基于暖湿湿风的天气预报，人工智能可以对预报的时效性和区域进行提炼和细化，预报员的丰富经验可以帮助其不断完善。近年来，上海气象部门在气象研究人员的帮助下变得更加聪明。计算模型中引入了专家的经验，将原模型的600多个参数简化为37个，大大降低了计算成本。”
褚海说，近年来，全球气候变化敲响了警钟，致命的热浪、干旱、洪水、台风等各种极端天气越来越常见。人类需要人工智能来更准确地预测极端天气。“未来，随着技术的不断进步，经常开出的量化天气预报可能会让AI打头阵，腾出更多精力让预报员研究和预报暴雨、极端高温等影响较大的灾害性天气。”
