AI重构气候预告新图景

时间: 2025-05-01 06:46:50 |   作者: 腰带

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  作者：杨绚、曹勇（国家气候中心气候预告研制技能室正高级工程师；国家气候中心气候预告技能研制室主任）

  今春气温崎岖颇大，刚还有人说“一天入夏”，立刻寒流又来了。欣欣向荣的AI，对气候预告有没有用？

  长期以来，气候预告首要依赖于传统的数值气候预告模型。跟着AI技能的打破，气候范畴开端使用AI技能进步气候预告以及气候猜测水平。2023年，《科学》杂志将“AI辅佐气候预告的展开”评为世界科学十大展开，同年我国主导的AI大模型在精细化气候预告中的使用，更被评为我国科学十大展开之首。这些里程碑既展示了大气科学与AI交融的潜力，也为应对极点气候和防灾减灾发明了新机遇。

  应该说，全球气候范畴正阅历由AI驱动与传统形式并行的新格局。得益于大气科学数据质量优异、规划巨大且继续稳定增长的特色，气候预告已将AI技能视为新质生产力。自2022年起，英伟达、谷歌、微软等AI领军企业相继推出FourCastNet、GraphCast、NeuralGCM、GenCast等气候AI大模型，并在《天然》《科学》等尖端期刊宣布效果，推进了AI技能在气候范畴的快速展开。

  我国在AI技能使用于气候预告方面，已跻身世界榜首方阵。2024年，我国气候局启动了气候人工智能科学技能立异工程，组建了“雄安气候AI立异研究院”，并与清华大学、复旦大学及上海科学智能研究院联合发布“风清”“风雷”“风顺”三大AI系统，初次完成未来0～60天自主可控的无缝隙智能气候预告，标志着我国AI技能在气候预告范畴产学研用一体化方面获得明显效果。

  面向极点强降水气候，“风雷”系统创始物理引导与数据驱动混合架构，可供给1公里分辨率，未来3小时短临强降水预告，该系统在国家气候中心强气候预告中心使用。“风清”大模型是交融AI技能与气候机理的全球中短期预告系统，其功能坐落全球AI气候预告大模型榜首队伍，“风清”系统以3分钟生成未来15天全球预告的速度，将中心要素有用预告时效提升至10.5天，在飓风途径、暴雨、高温、寒流等灾祸性气候预告上展示出明显优势。

  同年，我国气候局安排而且展开了人工智能气候预告大模型演示方案（下文简称“预告演示方案”，AIM-FDP），该方案面向全社会广泛搜集气候预告大模型，完成模型-数据产品-评价全链条联接，旨在打造威望气候预告大模型查验评价渠道。其间，“风清”大模型在预告演示方案中排名前列。

  在防灾减灾实战中，AI技能正转化为看护生命财产安全的利器。2024年第3号飓风“格美”的精准猜测成为典型事例——“风清”大模型提早5天确定飓风登陆途径，精确预告出横跨华南、华东、东北三大区域的弧状暴雨带。2024年我国共呈现41次大规模降水进程，其间18次强度到达强等级，4次到达特强等级，其间一次特强等级暴雨进程便是飓风“格美”带来的。“格美”飓风引发的跨区域强降雨中，“风清”大模型不只精确捕捉广东、湖南等中心降雨区，还对山东、辽宁等外围暴雨中心完成精准定位，为飓风灾祸防灾减灾争取到要害决议计划窗口。

  人工智能的加快速度进行展开为打破现有气候预告瓶颈供给了新的关键，但前沿的根底科技仍面对应战。

  当时AI气候模型面对两层应战：一是物理可解释性困局，现有“黑箱”架构难以提醒大气系统内涵机理，模型对参数调整的敏感性或许引发预告误差。这是因为现有的AI模型结构没有充沛习惯大气科学的时空杂乱性特征，难以精确猜测大气系统的物理行为。二是数据驱动的天然限制，极点气候事情自身就具有小概率特性，其样本的稀缺直接引发模型对极点等灾祸性气候的捕捉才能缺乏。

  为进一步推进大气科学范畴的AI使用展开，需以专项练习数据集构建为根底，强化算力支撑才能建造，并着力打造从观测端到预告端的一体化AI支撑渠道。依托智算资源，构建既能解析大气物理规则、又能习惯杂乱时空特征的新式预告系统。这种技能交融范式，或将催生大气科学理论的新打破，为精确预告气候，尤其是灾祸性气候拓荒新的认知途径。