图说：针对高影响灾害性天气过程，气象专家改进人工智能预报模型 采访对象供图 下同

一场突然发生在几百米范围内的冰雹天气，一个正在步步逼近的台风可能会带来的狂风暴雨……在上海，人工智能正在助力天气预报，协助专家更精准地“看破”这些以往难以捉摸的“天机”。

AI修订降低气温预报误差

这几年，上海气象部门的AI一直在不断“学习”以往积累的海量气象数据，并向不同分辨率的卫星、地面雷达、地面高空观测及社会性观测资料“讨教”。如今，对于高温、冰雹、暴雨等极端天气已经拥有了一定的特征识别和预测能力。上海中心气象台技术开发科科长储海说：“AI技术在海量数据处理和目标图像识别方面具有先天优势，它能‘协助’预报员修订以往只能凭经验调整的数值预报结论，让预报员更精准地识别灾害天气。”

今年夏天，上海遭遇了百年难遇的高温热浪袭击。“今天多少℃？”成为天气预报中人们最热议的内容。“自动监测提醒-实况订正、1小时分辨率降水、温度预报等多个人工智能产品，已经能精准识别气温的快速变化。”储海说，对于气温这样相对基础的预报而言，目前上海智能预报客观产品已能将预报网格分辨率精细到1公里，并最快能实现每10分钟更新一次。“在今年的极端酷热天气中，AI针对气温预报的表现得尤为突出，比如，针对未来24小时的最高气温预报月平均误差从原来的2℃降低到现在的1℃以内。”

据了解，在AI助力下，上海已经建立了0-10天2.5公里分辨率的智能网格预报业务，逐步形成了由实时观测资料分析、短临智能外推预报、短期数值预报智能订正和中期多方法智能集成技术所支撑的0-10天无缝隙精细化分析预报产品“一张网”。

三维外推算法“捕捉”冰雹

每到夏季，强降水、台风、冰雹都是申城最常见的灾害性天气。强对流天气的预报，通常都就有雷达回报的推算。传统的雷达回波推算只能提供未来一小时的预判，但是2017年以来，AI加入了上海气象部门的“预报系统”，智能模型对长时记忆有了更大容量，能使雷达回波推算时长延长至2小时，让预报员在暴雨等强对流天气面前更加胸有成竹。“学习了双偏振多普勒雷达观测所刻画的强对流天气历史演变特征后，AI不仅可以给出降雨强度，还能快速、准确地‘画’出降雨集中区域。”储海说。

图说：2021年7月27日8时到28日8时台风“烟花”带来的降水预报和实测比对（a为观测，b为数值预报，c为人工智能预报）

但是，冰雹、龙卷风这样超小尺度的天气，对人工智能也是难点。“通常，冰雹、龙卷风会突然出现在几公里以内的区域，这样的天气往往是被人工观测发现才会被记录下来，可供机器学习的数据更少。受限于这样的学习，人工智能对它的精准掌握就有了很大的局限性。”但是，储海说，我们仍在尝试“敦促”着人工智能“加强学习”，给出更精准的灾害天气预报。今年针对高影响灾害性天气过程，上海气象部门又改进了人工智能预报模型，比如，基于星型网络结构对短时雷达深度学习外推算法进行改进，并基于三维雷达资料进行外推预测。“针对冰雹这样的天气，人工智能分析预测出来的三维立体的雷达回波，能更有效地帮助预报员判断未来灾害性天气的落区。”

智能写稿详细“通报”天气

“气象快讯（制作时间2022年9月3日09:18 台风实况：2022 年第11 号台风“轩岚诺”（强台风），9 月3日8 时位于北纬22.8 度、东经124.7 度，中心气压为955 百帕，距离上海市约992 公里。风力实况：2022 年9 月3 日02:00-08:00 陆地区域中风速均在13.9米/秒（7 级风）以下，其中浦东新区书院镇11.9 米/秒为最大；江河湖面区域风速均在13.9 米/秒（7 级风）以下，其中浦东新区高桥镇10.5 米/秒为最大；沿江沿海区域，2 个站点超过13.9米/秒（7 级风），其中崇明区东滩14 米/秒为最大。”这样一篇涉及到灾情、预报、灾害预警的最新台风气象快讯实际上正是出自上海气象部门决策气象服务写稿人工智能之“手”。储海介绍说，去年起，上海引入了决策气象服务写稿“AI”系统，如今AI每天都对天气的风云变化，尤其是灾情、天气预报、气象灾害预警等信息做出详细“通报”，能更快速地为决策部门提供“精细”服务。

人工智能既能做预报，又能写快讯，未来它是否会取代预报员？储海认为，两者并非是竞争关系，而是合作关系。“针对温压湿风这种基础的天气预报，人工智能将预报的时效和区域更精细化，而预报员丰富的经验能够帮助它不断提升对大数据特征分析的效率。这几年，上海气象智能预报算法在气象研究人员‘帮助’下变得更聪明了，专家的经验不断引入到计算模型中，把原有模型的600多个参数简化至37个，大大降低了计算成本。”

储海说，近年来，全球气候变化已敲响了警钟，致命热浪、干旱、洪水和台风等各种极端天气正变得越来越普遍，人类需要人工智能在其预报中发挥更大的作用。“未来，随着技术的不断完善，常规定量化的天气预报或许会让AI挑大梁，让预报员投入更多精力去研究和预报暴雨、极端高温等高影响、预报难度大的灾害性天气。”

---转载于新民晚报。