AI革新热带气旋预测：技术架构与实验模型
热带气旋（亦称飓风或台风）极具破坏性，过去50年间造成了1.4万亿美元的经济损失。这些巨大的旋转风暴形成于温暖的海洋水域，由热量、湿度和对流提供能量。它们对大气条件的微小变化都非常敏感，因此 notoriously 难以准确预报。然而，提高气旋预测的准确性有助于通过更有效的防灾准备和更早的疏散来保护社区。
某中心 DeepMind 和某中心 研究团队推出了 Weather Lab，这是一个分享人工智能天气模型的交互式网站。Weather Lab 展示了我们最新的实验性 AI 热带气旋模型，该模型基于随机神经网络。此模型能够预测气旋的形成、路径、强度、大小和形状——最多可提前15天生成50种可能情景。
我们已经发布了一篇描述核心天气模型的新论文，并在 Weather Lab 上提供了历史气旋路径数据档案，用于评估和回测。内部测试表明，我们的模型在气旋路径和强度预测方面的准确性与当前基于物理学的方法相当，甚至常常更为准确。我们一直与美国国家飓风中心合作，该中心负责评估大西洋和东太平洋盆地的气旋风险，以科学验证我们的方法和输出结果。NHC 的专家预报员现在可以在其他物理模型和观测数据旁边，看到我们实验性 AI 模型的实时预测。我们希望这些数据有助于改进 NHC 的预报，并为与热带气旋相关的灾害提供更早、更准确的警告。
Weather Lab 的实时与历史气旋预测
Weather Lab 为不同的 AI 天气模型以及来自欧洲中期天气预报中心的物理模型显示实时和历史气旋预测。我们的几个 AI 天气模型正在实时运行：WeatherNext Graph、WeatherNext Gen 以及我们最新的实验性气旋模型。我们还启动了 Weather Lab，并提供超过两年的历史预测数据供专家和研究人员下载分析，从而能够对所有海洋盆地的模型进行外部评估。
Weather Lab 用户可以探索和比较各种 AI 及物理模型的预测结果。综合解读这些预测，可以帮助气象机构和应急服务专家更好地预测气旋的路径和强度。这有助于专家和决策者为不同情景做更好准备、分享相关风险信息，并支持管理气旋影响的决策。
需要强调的是，Weather Lab 是一个研究工具。显示的实时预测是由仍在开发中的模型生成的，并非官方警告。使用该工具时请牢记这一点，包括支持基于 Weather Lab 生成的预测所做的决策。对于官方的天气预报和警告，请参考您当地的气象机构或国家气象局。
AI 驱动的气旋预测
在基于物理学的气旋预测中，为了满足业务需求所需的近似处理意味着，单个模型很难同时在预测气旋路径和强度方面都表现出色。这是因为气旋的路径受大范围大气引导气流支配，而气旋的强度则取决于其紧凑核心内部及周围的复杂湍流过程。全球低分辨率模型在预测气旋路径方面表现最佳，但无法捕捉决定气旋风强度的精细尺度过程，因此需要区域性的高分辨率模型。
我们的实验性气旋模型是一个单一系统，它克服了这种权衡，我们的内部评估显示，其在气旋路径和强度预测方面都达到了最先进的准确度。它被训练来建模两种不同类型的数据：一个庞大的再分析数据集，该数据集从数百万次观测中重建了整个地球过去的天气；以及一个专业数据库，包含了过去45年中近5000个观测到的气旋的路径、强度、大小和风半径等关键信息。
将分析数据和气旋数据一起建模，极大地提高了气旋预测能力。例如，我们对 NHC 在2023年和2024年测试年份、在北大西洋和东太平洋盆地观测到的飓风数据的初步评估显示，我们模型的5天气旋路径预测，平均比 ENS（ECMWF 领先的全球物理集合模型）的预测位置更接近真实气旋位置140公里。这相当于 ENS 3.5天预测的准确性——这是通常需要十多年才能实现的1.5天的改进。
虽然以往的 AI 天气模型在计算气旋强度方面存在困难，但我们的实验性气旋模型的表现优于国家海洋和大气管理局飓风分析与预报系统的平均强度误差，后者是一个领先的区域性高分辨率物理模型。初步测试还表明，我们模型在大小和风半径方面的预测与物理基准模型相当。
为决策者提供更有用的数据
除了 NHC，我们还一直与科罗拉多州立大学大气合作研究所密切合作。CIRA 的研究科学家凯特·马斯格雷夫博士及其团队评估了我们的模型，发现其“在路径和强度方面的技能与最佳业务模型相当或更高”。马斯格雷夫表示：“我们期待在2025年飓风季节通过实时预报来确认这些结果”。我们还与英国气象局、东京大学、日本的 Weathernews 公司以及其他专家合作，以改进我们的模型。
我们新的实验性热带气旋模型是我们开创性 WeatherNext 研究系列的最新里程碑。通过 Weather Lab 负责任地分享我们的 AI 天气模型，我们将继续收集来自气象机构和应急服务专家的重要反馈，了解我们的技术如何改进官方预报并为拯救生命的决策提供信息。FINISHED
更多精彩内容 请关注我的个人公众号 公众号（办公AI智能小助手）或者 我的个人博客 https://blog.qife122.com/
对网络安全、黑客技术感兴趣的朋友可以关注我的安全公众号（网络安全技术点滴分享）
