天气预报到底能有多精细?智能预报来了!

发布日期:2017-07-13阅读:548 次

    还记得6月21日北京那场说好的暴雨黄色预警么?直到气象资料显示,6月21日到24日,北京全市平均降雨量达92毫米。

小伙伴们还在惊呼,雨都下到哪去了?!

    之所以大家有这一感觉,是因为虽然暴雨预警同时发布,但各地暴雨却未同一时间抵达。

    未来天气预报能否做到精细化预报?答案是肯定的!未来智能网格化预报可以提供基于你电脑IP地址和手机位置的降雨、风、温度、湿度、云量、能见度等的精准气象服务,打破“预报有雨很准,但雨没下到我这里”的奇怪现象。


    智能网格预报到底能有多精细?

    天气预报的演变是从定性预报、描述性预报向数字化、格点化预报发展的。2010 年左右,需求推动“网格预报”引入到我国精细化预报业务中。

如何理解它呢? 可以这样比喻,就像地球上的经纬网一样,我们可以把中国以及每个城市所在的区域分解成许多个5 公里×5 公里、甚至1 公里×1 公里的网格,而公众就是生活在这样一个个的网格中,每个网格中的天气情况也会有所差异。

    网格化预报就是针对这样的每一个网格开展的。与原来的定点预报相比,它在空间上更加精细,也更具针对性。以北京为例,原来的预报只是以南郊观象台这一个点的气温、降水等来代表整个城市天气情况,但通过开展网格化预报,北京的天气不再由一个定点来反映,而是精细地反映在整座城市每个不同的网格之中。

    网格预报精细到什么程度呢?在时间上,部分省份甚至可以做到分钟级的天气预报;在空间上,已有十几个省份可以实现3 公里分辨率、2.5 公里分辨率乃至更精细化的预报。

    网格化预报的精细还体现在预报频率上。原来,一天的天气预报中只会涉及一种天气现象,现在网格化预报可以做到全国范围内逐3 小时的10 天预报。

    除了对陆地上的网格进行预报外,气象部门还将我国的责任海区划分为多个10 公里×10 公里的网格,并进行海上能见度、海上大风等要素的精细化预报。

    网格化预报不仅让模式更加细化,还提供了更为细致和丰富的预报内容,从原来的气温、风和天气现象单个要素细化到基本要素、环境气象要素、灾害性天气要素、海上气象要素四大类18 个气象要素。

    将来,气象部门的预报服务产品都将从这张网中提取,需要什么就可以从中“ 拎”出来什么。已有部分省份根据精细化网格预报为公众的出行安排做规划,甚至可以为公众提供每小时更新的出行天气预报。

    

    人工智能能否PK过预报员?

    AlphaGo击败世界排名第一棋手,让人类对人工智能的未来既心生隐忧,又充满期待,气象预报领域也不例外。

在所有可以体现智能化的气象前沿科技成果中,最重要的是数值预报和集合预报。高分辨率智能网格需要高分辨率区域数值预报模式支撑,而我国目前有四套业务化运行的高分辨率模式,包括中国气象局数值预报中心研发的全球数值预报模式GRAPES和北京、上海、广东三个区域气象中心研发的高分辨率模式。

    如何将它们放在一个盘子里随取随用?中国气象局在上海建立了一个数值预报云(目前正在升级为智能网格预报云),将这四种核心气象预报模式放置在云端,全国气象部门通过数值预报云客户端均可至“云”上快速共享高分辨率的数值预报模式产品。在“取用”的过程中,各省级气象部门开展对模式的数据处理、诊断分析、解释应用、交互订正,形成省级网格预报产品。由于省级制作的网格预报将是未来全国智能网格预报的主要组成部分,因此,这朵“云”意义重大。

    未来,气象部门还将发展结合物理机理与数值预报大数据挖掘应用的智能预报技术。一方面,基于数值预报机理的数理统计形成复杂预报模型、预报方法;另一方面,基于大数据技术的数据挖掘、机器学习等方法,研究深度学习预报模型或预报机器人。

    有人可能会问,如果完全基于机器学习和人工智能,那未来智能预报该怎么做呢?的确,目前人工智能已经在医疗、围棋等多个领域挑战人类。但气象是个更为复杂的系统,受影响的因素太多。比如降雨,水汽、湿度条件都满足了,但空气中没有“凝结核”,雨也下不下来;比如沙尘暴,风速太大只会让风在平流层“奔跑”,无法形成沙尘。

    因此,在气象领域人工智能未必能够PK过预报员。预报员的优势在于丰富的经验和对关键天气形势的把握。在智能预报的初级阶段,预报员多年的预报经验可以用来“喂养”机器和模式;而在模型和智能化水平越来越高、人工订正的空间越来越小时,一部分预报员将会投入技术研发,而另一部分预报员将主要转向对关键转折性天气过程等的气象服务工作。

    目前,国家气象中心一批资深预报首席、年轻研发型预报员、IT工程师一道组成了大数据及智能预报团队。这些,不仅将极大促进智能网格预报发展,还将可能给气象预报服务带来意想不到的惊喜。


    智能预报如何更好满足公众需求?

    实际上,目前大家感觉天气预报不准确,有时并不是真正意义上的不准确,而是与公众的需求并没有完全契合,有的地方下雨了,有的地方还没下。如何与公众需求相契合?

    智能网格预报的初步目标是把全国分成5公里×5公里的网格,在这个基础上每隔1小时更新一次预报,如果遇到重大天气过程,更新的频率还会加快。

    也就是说,如果还是同样一场雨,无论你身在北京哪一个角落,你得到的天气预报将是你所处的5公里网格范围内的天气预报。假如你在南边的某个“网格”里,那你和北边、甚至距离你不远的西南边、东南边某个“网格”里收到的天气预报是不一样的,你只需要在你所在地下雨前做好准备即可。从另外一个角度看,这也避免了无谓的恐慌。

    与以前的预报相比,网格预报将全部是精细定量的数字化预报,这还有助于预报员开展灾害性天气影响预报。基于精细的智能网格,在开展地质灾害、暴雨洪涝、高温干旱等影响预报时,预报员对下游灾害性天气影响的预报准确率也会大大提高。

    随着气象科技的发展,5公里和3小时,这两个数字会越变越小,这意味着网格预报的精细化程度会越来越高。气象部门从去年开始也在研制全球网格预报。这样一来,即便你走出国门旅游、做生意,也能享受到我国气象部门提供的贴心气象服务。


  (来源:新华视点   记者:侯雪静)

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