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天氣預報可以精細到分鐘 智能預報來了

時間:2017-07-31  來源:人民網  

  還記得6月北京那場說好的暴雨黃色預警么?直到氣象資料顯示,6月21日到24日,北京全市平均降雨量達92毫米。小伙伴們還在驚呼,雨都下到哪去了。

  之所以大家有這一感覺,是因為雖然暴雨預警同時發布,但各地暴雨卻未同一時間抵達。

  未來天氣預報能否做到精細化預報?答案是肯定的!未來智能網格化預報可以提供基于你電腦IP地址和手機位置的降雨、風、溫度、濕度、云量、能見度等的精準氣象服務,打破“預報有雨很準,但雨沒下到我這里”的奇怪現象。

  智能網格預報到底能有多精細?

  天氣預報的演變是從定性預報、描述性預報向數字化、格點化預報發展的。2010年左右,需求推動“網格預報”引入到我國精細化預報業務中。

  如何理解它呢?可以這樣比喻,就像地球上的經緯網一樣,我們可以把中國以及每個城市所在的區域分解成許多個5公里×5公里、甚至1公里×1公里的網格,而公眾就是生活在這樣一個個的網格中,每個網格中的天氣情況也會有所差異。

  網格化預報就是針對這樣的每一個網格開展的。與原來的定點預報相比,它在空間上更加精細,也更具針對性。以北京為例,原來的預報只是以南郊觀象臺這一個點的氣溫、降水等來代表整個城市天氣情況,但通過開展網格化預報,北京的天氣不再由一個定點來反映,而是精細地反映在整座城市每個不同的網格之中。

  網格預報精細到什么程度呢?在時間上,部分省份甚至可以做到分鐘級的天氣預報;在空間上,已有十幾個省份可以實現3公里分辨率、2.5公里分辨率乃至更精細化的預報。

  網格化預報的精細還體現在預報頻率上。原來,一天的天氣預報中只會涉及一種天氣現象,現在網格化預報可以做到全國范圍內逐3小時的10天預報。

  除了對陸地上的網格進行預報,氣象部門還將我國的責任海區劃分為多個10公里×10公里的網格,并進行海上能見度、海上大風等要素的精細化預報。

  網格化預報不僅讓模式更加細化,還提供了更為細致和豐富的預報內容,從原來的氣溫、風和天氣現象單個要素細化到基本要素、環境氣象要素、災害性天氣要素、海上氣象要素四大類18個氣象要素。

  將來,氣象部門的預報服務產品都將從這張網中提取,需要什么就可以從中“拎”出來什么。已有部分省份根據精細化網格預報為公眾的出行安排做規劃,甚至可以為公眾提供每小時更新的出行天氣預報。

  人工智能能否PK過預報員?

  “阿爾法”圍棋擊敗世界排名第一棋手,讓人類對人工智能的未來既心生隱憂,又充滿期待,氣象預報領域也不例外。

  在所有可以體現智能化的氣象前沿科技成果中,最重要的是數值預報和集合預報。高分辨率智能網格需要高分辨率區域數值預報模式支撐,而我國目前有四套業務化運行的高分辨率模式,包括中國氣象局數值預報中心研發的全球數值預報模式GRAPES和北京、上海、廣東三個區域氣象中心研發的高分辨率模式。

  如何將它們放在一個盤子里隨取隨用?中國氣象局在上海建立了一個數值預報云(目前正在升級為智能網格預報云),將這四種核心氣象預報模式放置在云端,全國氣象部門通過數值預報云客戶端均可至“云”上快速共享高分辨率的數值預報模式產品。在“取用”的過程中,各省級氣象部門開展對模式的數據處理、診斷分析、解釋應用、交互訂正,形成省級網格預報產品。由于省級制作的網格預報將是未來全國智能網格預報的主要組成部分,因此這朵“云”意義重大。

  未來,氣象部門還將發展結合物理機理與數值預報大數據挖掘應用的智能預報技術。一方面,基于數值預報機理的數理統計形成復雜預報模型、預報方法;另一方面,基于大數據技術的數據挖掘、機器學習等方法,研究深度學習預報模型或預報機器人。

  有人可能會問,如果完全基于機器學習和人工智能,那未來智能預報該怎么做呢?的確,目前人工智能已經在醫療、圍棋等多個領域挑戰人類。但氣象是個更為復雜的系統,受影響的因素太多。比如降雨,水汽、濕度條件都滿足了,但空氣中沒有“凝結核”,雨也下不下來;比如沙塵暴,風速太大只會讓風在平流層“奔跑”,無法形成沙塵。

  因此,在氣象領域人工智能未必能夠PK過預報員。預報員的優勢在于豐富的經驗和對關鍵天氣形勢的把握。在智能預報的初級階段,預報員多年的預報經驗可以用來“喂養”機器和模式;而在模型和智能化水平越來越高、人工訂正的空間越來越小時,一部分預報員將會投入技術研發,而另一部分預報員將主要轉向對關鍵轉折性天氣過程等的氣象服務工作。

  目前,國家氣象中心一批資深預報首席、年輕研發型預報員、IT工程師一道組成了大數據及智能預報團隊。這些,不僅將極大促進智能網格預報發展,還可能給氣象預報服務帶來意想不到的驚喜。

  智能預報如何更好滿足公眾需求?

  實際上,目前大家感覺天氣預報不準確,有時并不是真正意義上的不準確,而是與公眾的需求并沒有完全契合,有的地方下雨了,有的地方還沒下。如何與公眾需求相契合?

  智能網格預報的初步目標是把全國分成5公里×5公里的網格,在這個基礎上每隔1小時更新一次預報,如果遇到重大天氣過程,更新的頻率還會加快。

  也就是說,如果還是同樣一場雨,無論你身在北京哪一個角落,你得到的天氣預報將是你所處的5公里網格范圍內的天氣預報。假如你在南邊的某個“網格”里,那你和北邊、甚至距離你不遠的西南邊、東南邊某個“網格”里收到的天氣預報是不一樣的,你只需要在你所在地下雨前做好準備即可。從另外一個角度看,這也避免了無謂的恐慌。

  與以前的預報相比,網格預報將全部是精細定量的數字化預報,這還有助于預報員開展災害性天氣影響預報。基于精細的智能網格,在開展地質災害、暴雨洪澇、高溫干旱等影響預報時,預報員對下游災害性天氣影響的預報準確率也會大大提高。

  隨著氣象科技的發展,5公里和3小時,這兩個數字會越變越小,這意味著網格預報的精細化程度會越來越高。氣象部門從去年開始也在研制全球網格預報。這樣一來,即便你走出國門旅游、做生意,也能享受到我國氣象部門提供的貼心氣象服務。(經濟參考報 記者 侯雪靜)

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