人工智能讓冬奧會氣象預(yù)報更精準(zhǔn)

2月8日，當(dāng)看到中國選手谷愛凌以漂亮的高難度動作奪得自由式滑雪女子大跳臺金牌時，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。她對于冬奧會比賽的關(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的氣象預(yù)報。

在中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)副校長、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“冬奧賽場定點(diǎn)氣象要素客觀預(yù)報技術(shù)研究及應(yīng)用”課題研究，開發(fā)出人工智能MOML算法賦能天氣預(yù)報模型，使預(yù)報更精準(zhǔn)。

相比夏奧，冬奧會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題，為了讓奧運(yùn)健兒在賽場上有良好發(fā)揮，往往對預(yù)報的精細(xì)度要求更高，甚至達(dá)到百米級、分鐘級，這一直是國際氣象界的難點(diǎn)。

“我們的研究是通過人工智能算法，對天氣預(yù)報模式的結(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)研究院智能會商與人工智能天氣預(yù)報實(shí)驗(yàn)室的博士，她介紹，氣象業(yè)務(wù)中會產(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)報模式，是通過大型計(jì)算機(jī)作數(shù)值計(jì)算，用物理方程表達(dá)天氣演變的物理過程，從而預(yù)測一段時間內(nèi)大氣運(yùn)動狀態(tài)和氣象。全球數(shù)值天氣預(yù)報能力不斷提高，基本上可以解決大部分區(qū)域的大尺度預(yù)報問題，但針對小尺度、精細(xì)化的預(yù)報需求，數(shù)值計(jì)算存在誤差，預(yù)報員還需要通過會商給出預(yù)報結(jié)論。

以往會商對預(yù)報員依賴度很高，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，它在一定程度上可以代替預(yù)報員在會商中整合、分析信息的過程，通過數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)習(xí)，將預(yù)報員的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)化在算法中，實(shí)現(xiàn)智能、高效的預(yù)報。由張平文院士領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出預(yù)報員的人工智能算法MOML，實(shí)現(xiàn)了智能訂正，提高了預(yù)報效率的同時進(jìn)一步提高預(yù)報的準(zhǔn)確率。

“對于模式輸出數(shù)據(jù)偏差的訂正方法，國內(nèi)外均開展了廣泛研究。”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(jié)果，需要人工進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，準(zhǔn)確率提高有限，而通過人工智能算法，可以實(shí)現(xiàn)對格點(diǎn)進(jìn)行預(yù)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(yù)報員，大幅減少預(yù)報員的工作量，相比常規(guī)方法來說，它將預(yù)報的準(zhǔn)確性提高了10%以上。

據(jù)了解，北京冬奧會已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了氣象短時臨近預(yù)報“百米級尺度、分鐘級更新”，可快速生成覆蓋冬奧山地賽場的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小時預(yù)報產(chǎn)品。

張烺表示，除了服務(wù)冬奧會，他們團(tuán)隊(duì)也正在對MOML算法在氣象預(yù)報中的應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步研究，針對重慶更加復(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）