“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。进入现代社会,天文学、流体力学等学科得以发展,气象站、气象气球和卫星等工具被成功利用,人类对气象的理解迈进了新的台阶。而随着人工智能、大数据的应用,对气候的观测和预知变得更加细致精准。
日前,国务院印发《气象高质量发展纲要(2022-2035年)》(以下简称《纲要》)。围绕加快推进气象高质量发展,明确了指导思想和发展目标,对主要任务作出系统部署。
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对于如何增强气象科技自主创新能力,赋能高质量发展,墨迹天气高级副总裁黄耀海认为,一方面是利用人工智能、大数据等技术把气象服务做得更加精细化、准确化;另一方面是创新行业解决方案,挖掘更多行业或场景的气象需求,让气象服务更加紧密结合生产生活。
大数据叠加AI算法 天气实现分钟级、公里级预报
在过去,全球广泛采用的天气预报模式是数值模拟法,通过实验室内的大型计算机作数值计算,用物理方程表达天气演变,从而预测一段时间内大气运动状态和气象。
黄耀海认为,“尽管很长一段时间的天气预测都是依靠数值模拟法,但是数值模拟由于精准度和准确率有限,慢慢达到了瓶颈,难以满足现代社会的发展需求。”
随着5G、大数据和人工智能与产业的深度融合,气象领域也迎来了一次“革新”,AI技术的应用使得海量数据得以被训练和利用。 黄耀海表示,“气象观测会产生海量的数据,而天气预测需要对大量的,多种多样的数据进行分析,而人工智能再处理复杂数据上具有独特优势。”
“人工智能预测主要的方法是用很大量的训练数据加上人工智能模型,通过数据进行计算优化的方法,可以和数值模拟进行很好的互补。”他说道。
他介绍称,自墨迹天气成立之初,就一直致力于气象科技创新,并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。且墨迹天气在气象大数据挖掘和积累方面有着独特优势,不仅与中国气象局、北京气象局的国内专业机构合作,还会与国际专业组织合作,获得海量气象数据资源,从而提升预报准确率。
此外,墨迹天气还创新研发出天气短时预报,“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、下雨积雨云运动的方向等。”黄耀海说道。
黄耀海还提到,天气是一个混沌系统,从现有技术看,不可能实现100%准确,但人工智能、大数据等新兴技术的加入,使得预报结果与真实情况之间不断接近,目前已可实现公里级、分钟级的格点化天气预报。
通过人工智能和大数据的加持,智慧气象已经在各个领域发挥作用,其优势也逐渐显现。黄耀海表示,与传统气象预测手段相比,人工智能具有数据处理能力更强、预测准确性更高、精细化程度在空间维度达到公里级甚至百米级,时间维度达到分钟级、并与其他的生产生活相关的指数等相结合。
用好预报工具 气象+赋能经济社会发展
人们日常的生产生活与天气变化之间的关系密切,而灾害性天气对农业、交通、经济、生活等方面影响更加显著。
国家应急管理部发布的2021年全国自然灾害基本情况数据显示,2021年全年各种自然灾害共造成1.07亿人次受灾;倒塌房屋16.2万间,不同程度损坏198.1万间;农作物受灾面积11739千公顷;直接经济损失3340.2亿元。
如何尽量规避天气风险并利用好天气为经济社会发展服务成为当地社会的一道“必答题”。 国务院印发的《气象高质量发展纲要(2022-2035年)》提出,要筑牢气象防灾减灾第一道防线,提高气象灾害监测预报预警能力;提高气象服务经济高质量发展水平,实施气象为农服务提质增效行动、海洋强国气象保障行动、交通强国气象保障行动、“气象+”赋能行动。
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。对气象服务企业来说,希望利用好这些设备和技术,创新行业解决方案,赋能各个需求场景和行业,更深入的为经济社会发展服务。
在日常生活的角度,墨迹天气APP内可以把气象数据可以和生活服务的指数化结合,比如根据温度、风力的变化趋势和AI预测提供出行穿衣指南,是否带雨具等,更好地帮助人们安排生活。
在农业领域,农业是国民经济的基础,“三农”工作与气象工作息息相关。黄耀海表示,“在农业种植决策上,通过预测天气,农民可以选择合适的时间进行春播秋收,通过判断整年的气候情况和水土选择合适的作物种植,增加产量。耕作后,农民可以通过天气预报进行防灾减灾,减少损失。此外,通过预测降水情况还可以帮助农民减少灌溉成本,提升对水资源的利用效率。
在交通领域,黄耀海介绍称“一方面,通过全球的预报技术,会帮助识别出航海期间的台风、气旋路线,以及对应的强度。在整个台风经过的路线附近,规划出规避的区域;另一方面,通过分析洋流运动情况,帮助船只顺着洋流航行,从而降低油耗。此外在航空领域,结合机场自带的雷达设备,加上墨迹天气宏观的气象预报,为机场做相应的机场解决方案进行起飞和降落。”
“目前,墨迹天气还在努力探索与智慧城市、智慧交通相结合,为城市出行提供更加准确的天气指南,减少灾害性天气对交通的影响。”他说道。
在经济领域,墨迹天气正在从To C走向To B,拓宽场景应用渠道。黄耀海举例称,“比如在外卖配送场景,外卖平台通过引入墨迹天气的精确气象信息,可以在国内实现1公里范围内的精确预报,短时预报的晴雨准确率高达90%,大幅提升了配送平台的运营效率。”
黄耀海还提到,“气象+赋能行业和场景的前提,是要与行业实现无缝运作,衡量气象科技能力的高低就是数据量的多少,既包括气象数据,也包含各个行业的大数据,大数据处理的能力和精细化预报的能力相结合,才能加深预报的精细性、准确性,从而满足各行业多样的气象需求。”
