谷歌DeepMind团队开发的AI气象预测模型,在刚刚过去的飓风艾琳(Hurricane Irene)中,其预测表现超越了传统气象模型,这确实是AI应用于极端天气预报领域的一个值得关注的进展。

下面是一个简要的对比表,帮你快速了解它的表现:

特性维度谷歌 AI 模型
预测内容同时预测路径和强度
72小时路径预测显著优于美国国家飓风中心(NHC)官方预测和许多传统模型
强度预测表现不俗,尤其两天内的预测准确性令人瞩目
预测生成速度约1分钟即可完成15天的预测
预测维度可生成多达50种可能的风暴情景,提供概率参考
训练数据使用欧洲ERA5再分析数据(数亿条气象观测数据)和近45年约5000个历史热带气旋的详细数据库

AI模型如何提升预测能力?

谷歌这个AI模型在预测能力上的提升,主要源于其独特的设计和训练方式:

  • “双重”训练数据:它不仅学习了全球大气再分析数据,还专门针对近45年来约5000个历史热带气旋的路径、强度、大小等细节进行了训练。这让AI不仅能把握大尺度环流,也能学习到气旋自身的演变特征。

  • “功能生成网络”(FGN):模型采用了一种称为“功能生成网络”的技术,能够生成多达50种可能的风暴发展情景。这提供了概率性的预测,有助于评估各种可能性的风险。

  • “一站式”预测:传统上,路径预测依赖全球模式,强度预测需要高分辨率区域模式。谷歌AI模型尝试用单一系统同时解决这两个问题,减少了因协调不同模型带来的不确定性。

  • 惊人的预测速度:该模型约1分钟就能完成15天的预测,这比传统数值模型耗时数小时要快得多。这为预报员留出了更充足的分析和决策时间

在飓风艾琳中的实战表现

在2025年8月袭击大西洋的五级飓风艾琳中,该模型经受了实战检验。

  • 它对艾琳72小时路径的预测,显著优于美国国家风中心(NHC)的官方预测和许多传统物理模型。

  • 强度预测方面,模型也表现不俗,尤其两天内的预测准确性令人瞩目。

AI预测并非完美无缺

尽管谷歌的AI模型展现出巨大潜力,但目前它仍是一个处于评估阶段的研究工具

  1. “黑箱”特性与物理一致性:AI模型通过数据模式做出预测,但其内部决策过程往往不够透明。它可能无法完全遵循已知的大气物理规律,这有时会让预报员对其突然的“跳跃性”结论产生疑虑。

  2. 极端个例与泛化能力:AI模型严重依赖历史数据。对于前所未见的、超出历史记录的极端天气事件,模型的表现尚需验证。气候变暖背景下,天气系统可能出现新的特征,这对AI模型的适应能力提出了挑战。

  3. 业务集成与人性化决策:AI提供的是概率和趋势,而发布警报、建议疏散等最终决策责任仍然在人类预报员和应急管理机构。如何将AI的预测最佳地融入现有业务流程,并与人性的判断相结合,是一个重要课题。

  4. 数据与计算依赖:高质量的AI模型需要大量高质量的历史数据进行训练,其运行也依赖特定的硬件基础设施

对未来气象预报的意义

谷歌AI模型在飓风预测上的进展,意味着:

  • 更早更准确的预警:有望为高风险地区争取更宝贵的准备时间,提升防灾减灾能力。

  • 概率预报成为可能:提供多种可能情景及其概率,帮助决策者更好地评估风险并制定预案。

  • 释放计算资源:AI模型极快的预测速度,允许在同一时间内进行更多不同初始条件下的模拟,或将计算资源用于其他研究。

总结一下

谷歌DeepMind的AI模型在热带气旋预测方面,尤其是在预测路径和强度方面,展现出媲美甚至超越传统物理模型的潜力,其惊人的速度概率性的输出也为气象预报提供了新思路。

当然,它目前仍是一个辅助性的研究工具,并非要取代传统数值模式和预报员。AI与物理模型、人类经验相结合,或许是未来极端天气预测的发展方向。

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