台风,一种强大而深厚的“热带天气系统”,常伴随着狂风、暴雨和风暴潮,给人类的社会生活带来不同程度的影响。而要想“捕捉”台风,我们需要依靠各种各样的科技手段。该怎样预测台风的登陆时间和地点?我们未来是否有能力“驾驭”台风呢?
日本气象厅预测
图源:朝日电视台
海陆空“立体CT”
三维观测台风登陆时间、地点
每当有台风在洋面上生成,获知其准确位置和实况强度是预测台风的要务。气象部门通过建设海洋气象浮标,将观测视野从陆地延展到海上;而雷达、卫星等遥感探测手段的加入,则使“海陆空”三维观测体系逐步形成。
台风预测常规流程
图源:中国黑龙江气象局
气象卫星:第一道防线
人们通常借助卫星遥感观测获取台风的实时特征。近年来,基于高分辨率卫星资料的“台风客观定位和强度客观估计系统”,在1分钟内就可完成对卫星图像的处理及分析。基于静止气象卫星和极轨气象卫星的 “台风风场分布定量分析技术”,能将卫星监测数据转换成台风底层风场分布结构,精确展示台风结构的变化特征。
天气雷达:实时监测追踪
与卫星相比,雷达有其独特优势。其一,雷达时效性好,能够随时开机,每6分钟就可得到一张监测图像。此外,雷达提供的监测资料参数详尽,图像具有更高的分辨率,能够准确测出台风的强度,比较好地反映台风内部结构。
气象监测站:获取关键数据
随着台风不断迫近陆地,多种气象监测站是重要的观测手段,如架设在海岛和石油平台上的自动气象站、海洋气象浮标站、船载自动气象站等,这些气象站能实时探明台风的等级、降水和气压等关键数据,为台风路径和登陆时间的测算提供参考。
工作人员检修气象站设备以应对“杜苏芮”
图源:中国山东气象局
移动观测设备:灵活补充空白
除固定的监测设备和站点,各种移动设观测备也在增多,如移动GPS探空、移动多普勒雷达、移动风廓线、移动自动站等。必要时,还可派出无人机传回实时画面。
计算平台:形成预测结果
气象数据类型繁杂、规模庞大,需由高性能计算平台有效利用,结合各地的地形、天气等因素反复进行动态模拟,生成图形图像,其后由专家得出预报结果。
从计算机到AI大模型
“捕风捉影”更精准
20世纪80年代后期,由于计算机性能的提高,以及气象卫星和雷达等数据采集技术的普及,人们开始使用数值天气预报模型来对台风进行预测。
台风卫星图
图源:36Kr
然而,台风强度预报一直是世界性难题,台风经常在24小时内发生较大的强度变化,可上升1到2个级别。目前,除了数值预报方法外,其他的客观预报方法主要是以统计预报和统计-动力模式为主,对台风强度快速变化的刻画能力较弱。
近年来,科研人员开始尝试引入AI大模型来开展气象预报。实践证明,将观测与数值预报和人工智能相结合,可有效提升数值预报的准确性。AI擅长处理重复任务、拟合未知数据关系,通过深度学习了解气象数据中的关系,就能完成天气预报的任务。
台风“杜苏芮”路径示意图
图源:中国中央气象台台风网
近期,《自然》(Nature)杂志正刊发表了来自中国的研发团队研究成果《三维神经网络用于精准中期全球天气预报》(Accurate medium-range global weather forecasting with 3D neural networks)。研发人员表示,大模型进行了丰富的数据学习,包括1979-2021年的全球实况气象数据,涵盖垂直高度上的13个不同气压层,每层中有温度、湿度、位势、经度、纬度五种气象要素,以及地球表面的海平面气压、风速等四种气象要素。
而中国上海人工智能实验室研究团队研发的“风乌”气象大模型,对台风路径进行预测,实现了准确预报。基于7月21日至27日多个起报时刻预报路径及台风实际路径对比,“风乌”提前24小时预报的误差值为38.7公里,精确度优于气象预报国际权威机构欧洲中期气象预报中心(ECMWF)的54.11公里,美国国家环境预报中心(NCEP)的54.98公里。
在资源效率方面,现有物理模型往往运行在超级计算机上,而“风乌”AI大模型仅需单GPU便可运行,仅需30秒即可生成未来10天全球高精度预报结果。
据熊导航最新报道悉知,2023年或成有记录以来最热一年,海洋升温助推全球变暖。下面小编为你详细介绍发生了什么事情。近日,···
八卦6月23日晚,四川2023年高考成绩放榜,其中理科最高分712分、文科最高分654分。来自成都七中林荫校区高三8班的张蓝···
八卦经济学家阿比吉特·班纳吉在《贫穷的本质》提出一个问题:我们为什么摆脱不了贫穷?他这样说道:贫穷不仅是一种物质状态,更是一···
头条新闻在国务院新闻办今天上午举行的新闻发布会上,国家统计局新闻发言人付凌晖表示,随着我国经济恢复向好,促消费政策落地显效,居民···
八卦据深圳同志导航最新报道悉知,当代学生宿舍有多惨:河南116人同住一个宿舍,四川女寝还没门?下面小编为你详细介绍发生了什么···
头条新闻中国是一个农业大国,拥有众多农村和农民。改革开放以来,中国的农村经济发生了翻天覆地的变化,一些村庄凭借自身的优势和创新,···
八卦资讯1提起神农架,脑海中浮现的第一幕或许是那神秘的“野人”传说,以及神农尝百草的古老故事。然而,这片充满奇珍异兽和神秘现象的···
八卦资讯食物储藏是我们日常生活中的一项基本任务,冰箱被视为食物的"保险箱",但不当保存可能引发食品中毒。今天···
八卦猪与蛇的微妙对抗:强大的野猪如何应对毒蛇?再毒的毒蛇都杀不死一头猪?猪是蛇的天敌,到底有没有科学依据?古语云:“再毒的毒···
八卦在今天的文章中,我们将深入探讨一些令人震惊的名人身边故事,从韩庚到撒贝宁,每个故事都充满了离奇和真实性。这些故事或许会让···
八卦Copyright © 2023 熊导航 本站资源来源于互联网 闽ICP备2021009118号-4 XML地图