人工智能讓冬奧會(huì)氣象預(yù)報(bào)更精準(zhǔn)

2月8日，當(dāng)看到中國(guó)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(tái)金牌時(shí)，北京大學(xué)重慶大數(shù)據(jù)研究院博士張烺忍不住歡呼起來(lái)。她對(duì)于冬奧會(huì)比賽的關(guān)注相比普通觀眾更多了一份關(guān)切，因?yàn)樗趫F(tuán)隊(duì)的研究成果正保障著冬奧會(huì)的氣象預(yù)報(bào)。

在中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)副校長(zhǎng)、北京大學(xué)重慶大數(shù)據(jù)研究院首席科學(xué)家張平文領(lǐng)銜下，該院研究團(tuán)隊(duì)參與了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)項(xiàng)目“冬奧賽場(chǎng)定點(diǎn)氣象要素客觀預(yù)報(bào)技術(shù)研究及應(yīng)用”課題研究，開(kāi)發(fā)出人工智能MOML算法賦能天氣預(yù)報(bào)模型，使預(yù)報(bào)更精準(zhǔn)。

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(fù)雜地形條件下的中小尺度邊界層氣象問(wèn)題，為了讓奧運(yùn)健兒在賽場(chǎng)上有良好發(fā)揮，往往對(duì)預(yù)報(bào)的精細(xì)度要求更高，甚至達(dá)到百米級(jí)、分鐘級(jí)，這一直是國(guó)際氣象界的難點(diǎn)。

“我們的研究是通過(guò)人工智能算法，對(duì)天氣預(yù)報(bào)模式的結(jié)果進(jìn)行訂正，讓其更精準(zhǔn)。”張烺是北京大學(xué)重慶大數(shù)據(jù)研究院智能會(huì)商與人工智能天氣預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)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(shù)據(jù)，目前全球廣泛采用的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式，是通過(guò)大型計(jì)算機(jī)作數(shù)值計(jì)算，用物理方程表達(dá)天氣演變的物理過(guò)程，從而預(yù)測(cè)一段時(shí)間內(nèi)大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和氣象。全球數(shù)值天氣預(yù)報(bào)能力不斷提高，基本上可以解決大部分區(qū)域的大尺度預(yù)報(bào)問(wèn)題，但針對(duì)小尺度、精細(xì)化的預(yù)報(bào)需求，數(shù)值計(jì)算存在誤差，預(yù)報(bào)員還需要通過(guò)會(huì)商給出預(yù)報(bào)結(jié)論。

以往會(huì)商對(duì)預(yù)報(bào)員依賴度很高，需要綜合各方數(shù)據(jù)并結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)對(duì)模式輸出數(shù)據(jù)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(shì)，它在一定程度上可以代替預(yù)報(bào)員在會(huì)商中整合、分析信息的過(guò)程，通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)習(xí)，將預(yù)報(bào)員的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)化在算法中，實(shí)現(xiàn)智能、高效的預(yù)報(bào)。由張平文院士領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出預(yù)報(bào)員的人工智能算法MOML，實(shí)現(xiàn)了智能訂正，提高了預(yù)報(bào)效率的同時(shí)進(jìn)一步提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

“對(duì)于模式輸出數(shù)據(jù)偏差的訂正方法，國(guó)內(nèi)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(duì)單站進(jìn)行訂正，如果想得到較理想的訂正結(jié)果，需要人工進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，準(zhǔn)確率提高有限，而通過(guò)人工智能算法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)格點(diǎn)進(jìn)行預(yù)報(bào)。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(yù)報(bào)員，大幅減少預(yù)報(bào)員的工作量，相比常規(guī)方法來(lái)說(shuō)，它將預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性提高了10%以上。

據(jù)了解，北京冬奧會(huì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了氣象短時(shí)臨近預(yù)報(bào)“百米級(jí)尺度、分鐘級(jí)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分析以及0到12小時(shí)預(yù)報(bào)產(chǎn)品。

張烺表示，除了服務(wù)冬奧會(huì)，他們團(tuán)隊(duì)也正在對(duì)MOML算法在氣象預(yù)報(bào)中的應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步研究，針對(duì)重慶更加復(fù)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(yīng)用。（記者 雍 黎）