據(jù)中國氣象局消息，7月28日9時55分今年第5號臺風(fēng)“杜蘇芮”在福建晉江沿海登陸，登陸時中心附近最大風(fēng)力15級（50米/秒，強(qiáng)臺風(fēng)級）。

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就在此前，在中國氣象局的支持下，上海人工智能實(shí)驗(yàn)室（上海AI實(shí)驗(yàn)室）基于其研發(fā)的“風(fēng)烏”氣象大模型對“杜蘇芮”臺風(fēng)路徑進(jìn)行了預(yù)測，提前五天有效預(yù)報(bào)登陸點(diǎn) 。

據(jù)介紹，基于7月21日至27日多個起報(bào)時刻預(yù)報(bào)路徑及臺風(fēng)實(shí)際路徑對比，“風(fēng)烏”提前24小時預(yù)報(bào)的誤差值為38.7公里，精確度優(yōu)于氣象預(yù)報(bào)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)歐洲中期氣象預(yù)報(bào)中心（ECMWF）的54.11公里，美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心（NCEP）的54.98公里。

“風(fēng)烏”氣象大模型于今年4月由上海AI實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、上海交通大學(xué)、上海中心氣象臺等機(jī)構(gòu)發(fā)布。實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家歐陽萬里表示，“‘風(fēng)烏’取名自秦漢時期的‘相風(fēng)銅烏’，是世界上最早的測風(fēng)設(shè)備。天氣預(yù)報(bào)大模型‘風(fēng)烏’不僅承載了中國古人的智慧，也寓意實(shí)驗(yàn)室致力于在以氣象為代表的AI for Science領(lǐng)域勇于突破、不懈探索。”

官方介紹，“風(fēng)烏”僅需30秒即可生成未來10天全球高精度預(yù)報(bào)結(jié)果，在效率上大幅優(yōu)于傳統(tǒng)模型。

氣象大模型精準(zhǔn)預(yù)測背后的技術(shù)原理是什么？團(tuán)隊(duì)相關(guān)人員介紹，在AI模型的設(shè)計(jì)和訓(xùn)練過程中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，多個大氣變量在優(yōu)化中存在相互影響、且可以看作多任務(wù)學(xué)習(xí)問題，于是“風(fēng)烏”采用多模態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和多任務(wù)自動均衡權(quán)重，解決多種大氣變量表征和相互影響的問題。

具體來說，“風(fēng)烏”針對的大氣變量包括位勢、濕度、緯向風(fēng)速、經(jīng)向風(fēng)速、溫度以及地表等，大模型將這些大氣變量看作多模態(tài)信息，基于多模態(tài)和多任務(wù)深度學(xué)習(xí)方法構(gòu)建，使之具備準(zhǔn)確模擬復(fù)雜大氣活動規(guī)律的能力。

過去數(shù)十年間，囿于氣象觀測的準(zhǔn)確度，大氣系統(tǒng)中物理過程的復(fù)雜性，以及求解大氣模型所需資源規(guī)模巨大，全球中期天氣預(yù)報(bào)的有效性每10年才提高1天，難以滿足社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需求。

上海人工智能實(shí)驗(yàn)室青年科學(xué)家白磊介紹，“‘風(fēng)烏’提供了一個強(qiáng)大有效的全球中期天氣預(yù)報(bào)的AI框架，其領(lǐng)先性體現(xiàn)在預(yù)報(bào)精度、預(yù)報(bào)時效和資源效率三方面。”

在預(yù)報(bào)精度方面，相比DeepMind的GraphCast，“風(fēng)烏”的10天預(yù)報(bào)誤差降低10.87%，而相比于傳統(tǒng)的物理模型，其誤差降低19.4%。此前，全球范圍內(nèi)最好的物理模型HRES在此標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，有效預(yù)報(bào)時長最大為8.5天，而“風(fēng)烏”基于再分析數(shù)據(jù)達(dá)到了10.75天。

在資源效率方面，現(xiàn)有物理模型往往運(yùn)行在超級計(jì)算機(jī)上，而“風(fēng)烏”AI大模型僅需單GPU便可運(yùn)行，僅需30秒即可生成未來10天全球高精度預(yù)報(bào)結(jié)果。

有研究表明，對于單個登陸中國的臺風(fēng)而言，24小時路徑預(yù)報(bào)誤差每減小1公里，可減少因?yàn)?zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失約0.97億元，準(zhǔn)確的臺風(fēng)預(yù)報(bào)對于減輕災(zāi)害損失至關(guān)重要。

目前，上海AI實(shí)驗(yàn)室與國家氣象中心、上海市氣象局合作，完成了“風(fēng)烏”模型業(yè)務(wù)部署實(shí)時試運(yùn)行工作，并針對今年兩次登陸臺風(fēng)“泰利”“杜蘇芮”開展對比試驗(yàn)評估，目前“風(fēng)烏”已經(jīng)顯示出在氣象預(yù)測領(lǐng)域較強(qiáng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用潛力。

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