人工智能讓冬奧會(huì )氣象預報更精準


 

    2月8日，當看到中國選手谷愛(ài)凌以漂亮的高難度動(dòng)作奪得自由式滑雪女子大跳臺金牌時(shí)，北京大學(xué)重慶大數據研究院博士張烺忍不住歡呼起來(lái)。她對于冬奧會(huì )比賽的關(guān)注相比普通觀(guān)眾更多了一份關(guān)切，因為她所在團隊的研究成果正保障著(zhù)冬奧會(huì )的氣象預報。

 

 

    在中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)副校長(cháng)、北京大學(xué)重慶大數據研究院首席科學(xué)家張平文領(lǐng)銜下，該院研究團隊參與了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“科技冬奧”重點(diǎn)專(zhuān)項項目“冬奧賽場(chǎng)定點(diǎn)氣象要素客觀(guān)預報技術(shù)研究及應用”課題研究，開(kāi)發(fā)出人工智能MOML算法賦能天氣預報模型，使預報更精準。

 

 

    相比夏奧，冬奧會(huì )的舉行受天氣影響更大。其氣象保障是冬季復雜地形條件下的中小尺度邊界層氣象問(wèn)題，為了讓奧運健兒在賽場(chǎng)上有良好發(fā)揮，往往對預報的精細度要求更高，甚至達到百米級、分鐘級，這一直是國際氣象界的難點(diǎn)。

 

 

    “我們的研究是通過(guò)人工智能算法，對天氣預報模式的結果進(jìn)行訂正，讓其更精準。”張烺是北京大學(xué)重慶大數據研究院智能會(huì )商與人工智能天氣預報實(shí)驗室的博士，她介紹，氣象業(yè)務(wù)中會(huì )產(chǎn)生海量的氣象數據，目前全球廣泛采用的數值天氣預報模式，是通過(guò)大型計算機作數值計算，用物理方程表達天氣演變的物理過(guò)程，從而預測一段時(shí)間內大氣運動(dòng)狀態(tài)和氣象。全球數值天氣預報能力不斷提高，基本上可以解決大部分區域的大尺度預報問(wèn)題，但針對小尺度、精細化的預報需求，數值計算存在誤差，預報員還需要通過(guò)會(huì )商給出預報結論。

 

 

    以往會(huì )商對預報員依賴(lài)度很高，需要綜合各方數據并結合自身經(jīng)驗對模式輸出數據偏差進(jìn)行訂正。而人工智能算法在融合、處理信息中的先天優(yōu)勢，它在一定程度上可以代替預報員在會(huì )商中整合、分析信息的過(guò)程，通過(guò)數據挖掘、學(xué)習，將預報員的經(jīng)驗內化在算法中，實(shí)現智能、高效的預報。由張平文院士領(lǐng)銜的研究團隊開(kāi)發(fā)出預報員的人工智能算法MOML,實(shí)現了智能訂正，提高了預報效率的同時(shí)進(jìn)一步提高預報的準確率。

 

 

    “對于模式輸出數據偏差的訂正方法，國內外均開(kāi)展了廣泛研究。”張烺介紹，如以前采用的MOS方法，主要針對單站進(jìn)行訂正，如果想得到較理想的訂正結果，需要人工進(jìn)行參數調整，準確率提高有限，而通過(guò)人工智能算法，可以實(shí)現對格點(diǎn)進(jìn)行預報。目前，MOML算法在溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向等天氣要素上已取得突破，不僅可以很好地輔助預報員，大幅減少預報員的工作量，相比常規方法來(lái)說(shuō)，它將預報的準確性提高了10%以上。

 

 

    據了解，北京冬奧會(huì )已經(jīng)實(shí)現了氣象短時(shí)臨近預報“百米級尺度、分鐘級更新”,可快速生成覆蓋冬奧山地賽場(chǎng)的100米分辨率、逐10分鐘更新的網(wǎng)格化溫、濕、風(fēng)、降水等天氣要素客觀(guān)分析以及0到12小時(shí)預報產(chǎn)品。

 

 

    張烺表示，除了服務(wù)冬奧會(huì )，他們團隊也正在對MOML算法在氣象預報中的應用進(jìn)行進(jìn)一步研究，針對重慶更加復雜的山地環(huán)境，他們正在與重慶市氣象局合作，讓相關(guān)研究成果在重慶應用。（記者 雍 黎）