让预报员头疼的台风,“卡努”到底会去哪儿?AI来预测

潮新闻 记者 林辰辰 见习记者 赵彩霞 通讯员 陈航 周立超2023-08-01 06:28全网传播量14.8万
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8月1日,据中央气象台消息,今年第6号台风“卡努”将以每小时20公里左右的速度向西北移动,预计8月2日移入东海,31日下午,“卡努”已加强为超强台风级。

让预报员头痛,让“超算”发懵,令大家关注的是,至今,“卡努”的路径依然存在着很大的不确定性,会“北上”?还是来到浙江?近日,记者采访了之江实验室智能超算研究中心高级研究专员张峻溪,解读当下,聚焦全球目光的台风路径是如何分析出来的?“超算+AI”技术如何赋能气象预测让台风路径更准确。

先看看科普视频。

“超强大脑”算出台风走位

台风是影响我国最重要的极端灾害性天气之一,它由热带或亚热带洋面上的低压涡旋发展而来。几乎每年都会造访我国沿海地区。

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据张峻溪介绍,现行的主流台风预测方式,已经广泛使用超级计算机,通过“解方程”的手段,解出未来不同时间点的“风眼位置”,连点成线,画出我们经常看到的台风路径预测图。

“台风预测,是要通过收集特定区域全面的气象数据,进行复杂的控制方程组解算,得出未来一段时间的大气场状态,并结合最低海平面大气压、风速等气象参数,定位台风风眼,预测台风路径。”张峻溪介绍,有效的预报对计算量的要求非常高,一般要实现每秒千亿次以上的浮点数计算, 对于大规模、高精度的计算, 每秒到十兆百兆级别也是有可能的。

“超算+AI”,一眨眼的功夫知道未来天气

在超级计算机的助力下,目前,通常预报3天的气象结果需要几个小时的模拟推导,随着AI技术赋能气象预测工作,针对某个特定的预测需求,在计算模型训练好之后,AI通常在几秒钟就可以完成推理任务。近日,Nature刊发的一篇研究论文(Accurate medium-range global weather forecasting with 3D neural networks)显示,气象AI大模型只需要1.4秒就可完成5天的关键气象参量的预报,“一眨眼”的功夫就可以知晓未来5天的天气。

这是什么原理?张峻溪告诉记者,传统技术是将人类已经认识到的物理规律转化为数学方程组去求解,速度较慢。而AI模型,可以不通过物理规律,完全基于目前已有的观测数据和结合模型建立的再分析资料,由AI自己在海量大数据中寻找规律,虽然AI模型训练的速度也较为缓慢,但训练完成后进一步推理的速度极快。同时,现有研究发现目前AI气象预测在部分场景下的准确度效果可能略胜一筹。

“当前,AI已经参与到台风路径的预测中,一般通过技术会生成超过1条的路径分析,最终,由气象专家参考多种物理模型和AI模拟结果,利用自身经验综合判断后进行发布。”张峻溪说道。


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