墨迹天气：用人工智能增加天气预报的“确定性”

“雷声大雨点小”“久晴大雾必阴,久雨大雾必晴”……自古以来,人们从云卷云舒、风停雨歇中学会了观天象,并将这些经验用在出行、农事活动中。随着科技的发展,如今人们对于天气的预测不再停留在感性经验上,而是通过现代科技“算”出降雨时段、降雨区域、趋势、降水量等,对天气进行理性、量化的预报。为推动气象高质量发展,日前,国务院印发《气象高质量发展纲要(2022—2035年)》,提出加快推进气象现代化建设,实现监测精密、预报精准、服务精细能力不断提升。

做好天气预报最关键的因素是什么?如何发展气象技术创新?这些创新又该如何赋能气象高质量发展?墨迹天气高级副总裁黄耀海在接受媒体采访时表示,天气预报的核心是精准,依托通信、物联网、大数据、人工智能等先进技术,提升天气预报的空间、时间分辨率,形成定时、定量、定点和高分辨率的天气预报,在此基础上,将气象数据与各类生活场景和行业数据结合,才能更好地赋能生产生活。

传统上的天气预报主要采用的是数值预报的方式,这种技术是指根据大气实际情况,在一定的初始和边界条件下,通过大型高速计算机进行数值计算,求解描写天气演变过程的流体力学和热力学方程组,以此预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象。如今,应用该技术,天气预报业务可从初始时刻起,预报未来最长达7天的天气。但随着人们对天气预报需求的提升,基于数值模拟的方法,慢慢达到瓶颈。一方面是大气自身活动的随机性难以准确把握,另一方面,还有很多因素隔开了天气预报的理想与现实,比如观测的站点不足,地表的建筑影响或者复杂地形地貌都增添了预报的不确定性。

进一步提升预报的准确率,还需要在数值预报的基础上,利用通信、物联网、人工智能等多种技术提升气象要素和天气预报的空间、时间分辨率以及量值的精度。墨迹天气在行业内率先将人工智能、机器学习等技术应用于气象数据分析,以持续不断提升预报的精准度。“与数值模拟不同,人工智能是可以用大量的训练的数据加上人工智能模型,通过数据来进行计算优化的方法。与数值预报可以进行很好的互补。墨迹天气采用的技术路线,就是在传统模式基础上,采取人工智能方式进行预测准确率提升。”黄耀海表示,天气预报需要大量的、多种多样的资料,而人工智能天生就是处理大数据的工具,可以利用统计与数值模式中无法利用的抽象预报知识,提升预报的精度。

此外,墨迹天气气象还通过人工智能技术在气象领域的应用打造精细化的天气预报。“我们直接采用国家获得到雷达的数据,不经过传统模式的模拟预报,直接采用端到端的AI技术,通过长时间收集到的雷达云图运动的时间序列数据,通过人工智能和模式数据的融合,进行预测云在未来移动的方向、积雨云运动的方向等。通过这样短时的预报,可以把整个预报的颗粒度由城市几百平方公里级预报,变成公里级的格点预报,以帮助人们更好地安排短期出行活动。”黄耀海说道。

《纲要》提到,不断提升气象服务保障水平。深度融入经济社会各行各业,为重点区域、重点流域、重点行业、重大工程等提供专业化精细化气象服务保障。

黄耀海认为,对于国家层面,气象科技赋能高质量发展要把气象技术观测设备,卫星观测站基础设备能力提升。而如何把这些数据能力按照不同场景和行业的需求释放出来,需要气象服务企业来做更多创新和转化。在日常生活领域,把气象数据与更多的生活场景相结合,比如综合气温、湿度、风力等气象要素,生成穿衣指数,提醒人们根据天气变化及时增减衣物等,让气象数据转化为气象服务;而在气象赋能行业方面,他认为,需要将气象数据和行业数据相结合,解决不同行业场景中的痛点,这考验的不仅仅是气象服企业在气象预报上的精准预测能力,还有服务行业的经验。