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汛期气象服务丨举科技之力筑牢汛期“安全堤坝”
发表时间:2025-04-28 09:31:00

来源:中国气象报社

 

未雨绸缪,方能从容应对。当下,全国气象部门以“时时放心不下”的责任感,扎实推进防汛备汛各项工作。从开展实战演练提升应急能力,到全面排查解除设备隐患;从强化科技赋能提升监测预报水平,到升级服务机制保障信息畅通,一张覆盖广泛、精准高效的气象防灾减灾安全网正在逐步织牢织密。


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重庆市气象局:AI 技术解锁复杂天气系统

 

重庆汛期天气复杂多变,为强化气象科技在防汛工作中的支撑保障作用,重庆市气象局持续推进预报业务数智化工作,多项人工智能技术将深度运用于汛期服务中。

 

在发展短临预报方面,重庆市气象局构建了AI短临预报预警应用数据集,为后续的算法训练和模型构建提供了坚实的数据基础。市气象局还联合百度建立雷达回波外推、风雹临近预警技术,将深度学习技术应用于强对流天气预警业务,该技术自2019年投入业务运行以来,回波预报准确率较传统的短临预报业务系统(SWAN)提升了40%以上,大风、冰雹预报提前量分别达到60分钟和41分钟,大大提高了强对流天气预警的及时性和准确性,AI技术应用价值不断凸显。此外,市气象局还自主研发了雷暴大风、降水等智能化预报技术,该技术对雷暴大风识别命中率高于85%,虚警率低于40%;强降水易发区算法识别准确率达68%02小时降水预报分辨率提升至500米、5分钟。

 

西南涡暴雨是重庆地区重要的灾害性天气之一,以往因对其致灾机理认识不足,预报准确率一直有待提升。近年来,重庆市气象局不仅组建专门的西南涡暴雨研究团队,促其参与西南区域气象中心西南低涡机理与预报技术创新团队工作,还联合国家气象中心、青藏高原气象研究院等单位开展西南涡降水机制与预报技术研究。通过深入的天气机理研究和对大量历史个例总结分析,团队在以数据驱动的AI技术应用中积极探索融入先验预报经验知识,改进客观算法。经过3年多的努力,重庆西南涡暴雨TS评分逐年提升,预报准确率不断提高。

 

重庆夏季多发短时强降水,短时临近预报服务是其工作关键所在。为了提升短临预报准确率,“天资·12h”人工智能气象预报大模型(以下简称大模型)结合数值天气预报和人工智能技术,聚焦成渝地区致灾降水精准预报的迫切需求,实现了未来12小时内逐6小时、时空分辨率3小时、3公里的降水、气温、风速、相对湿度的预报,以及时空分辨率3小时、25公里的高空13个气压层的位势高度、比湿、温度和风的预报,前6小时降雨预报准确率较EC数值模式最高提升36%,这一模型将在今年汛期为预报员提供更多支持。

 

致灾降水数值模式与人工智能融合预报关键技术研究重点实验室主任高郁东介绍:“重庆地形复杂,我们在大模型研发中融入了重庆的温度、降水、湿度、风场等要素和复杂地形的特征,在成渝地域挑选了9次降雨个案进行测试,短时强降雨准确率平均提升了20%。”

 

上海市气象局:台风智能问答系统汛期首次应用

 

今年汛期,上海市气象局将在台风决策服务系统中首次引入基于大语言模型的台风智能问答功能,此举标志着人工智能技术在台风重大灾害防范领域迈出了重要一步,为精准预警和科学决策提供强有力的科技支撑。

 

该系统突破传统关键词检索的局限性,运用先进的自然语言处理技术,分析并理解用户意图,将自然语言转化为数据库查询语言(txt2sql),从而实现对台风实况、风雨精细化预报等信息的快速检索和精准回答。例如,当防汛指挥人员提出诸如“当前台风路径和强度如何”“未来24小时降雨量最大区域位于哪里”等问题时,系统不仅能够迅速理解问题含义,还能从海量气象数据中提取关键信息,并以直观易懂的方式呈现给用户。

 

 

值得一提的是,该系统可与台风大屏实时联动,将分析结果以图表、地图等形式进行直观展示,为防汛指挥决策提供全方位、立体化信息支撑。另外,指挥人员可以实时掌握台风动态、降雨趋势、风险区域等信息,及时制定和调整防汛策略,最大限度地保障人民生命财产安全。

 

4月的广东已进入强对流高发季节。面对近年来强对流天气频次增加、强度增强的严峻形势,广东省气象局依托基于AI技术开发的雷暴大风、冰雹、龙卷等分类识别预警算法产品,不断提升强对流天气的预报准确率和预警提前量,全力做好防汛备汛工作,同时结合新个例研究成果,进一步优化完善预报算法。

 

在超强台风影响频繁的背景下,广东省气象局紧密结合预报服务和防灾减灾需求,在台风强度、路径和精细化风雨预报技术研究上发力,发展了基于人工智能的空心台风自动识别、台风快速增强预警以及台风自动定位等技术,针对多变路径、台风强度预报和决策服务难点,发展了基于移向偏差的台风路径集合优选预报技术。

 

此外,广东省气象局还聚焦华南暖区暴雨预报难点,继续开展典型个例机理研究,构建多尺度、多层次概念模型以提升对暖区暴雨的理解;依托现有的基于动力相似性和机器学习算法的广东地区暖区暴雨相似案例的自动化检索技术和平台,为预报员提供暖区暴雨历史相似参考。

 

近年来,海洋经济成为广东发展新“引擎”,广东气象部门依托南方海洋牧场气象服务中心,构建以气象为先导的灾害应急联动机制。针对台风、强降水等灾害性天气提供精准预报和AI靶向预警服务,同时开展深远海养殖气象指标研究,推动海洋牧场气象服务向专业化、精细化方向发展。

 

415日起,浙江正式进入汛期。根据气象部门的综合研判,今年浙江天气将呈现“极端天气多发、梅雨时空不均、台风影响偏重、高温伏旱叠加”等特点。对此,浙江气象部门将紧盯台风、暴雨、强对流等极端灾害性天气,充分运用新技术手段,全力以赴做好汛期气象服务。

 

“以预报预警为令”的浙江,精准的预报预警是高效应对气象灾害的重要前提。近年来,浙江省气象局深入开展“人工智能+”行动,不断探索人工智能技术在强对流、台风等灾害性天气预报服务中的融合应用,持续推进气象科技创新体系建设,为筑牢防灾减灾第一道防线提供了坚实保障。

 

针对强对流天气,浙江构建了五段式递进式智能预警系统。该系统基于机器学习算法,构建强对流天气环境特征量分类模型,可实现未来24小时逐小时的强对流潜势分级预报,并发布灾害性天气“风险提示”;在短临预报阶段(36小时),系统创新应用时空分离卷积神经网络和时空序列预测模型,研发出雷达回波智能外推系统,能够动态捕捉对流云团演变轨迹,实现风暴路径智能追踪与自动告警;在01小时的临灾预警阶段,通过模糊逻辑算法构建冰雹识别隶属函数模型,引入生物免疫进化理论开发强对流大风分级识别技术,进一步提升了预警的精准性和时效性。在今年33日的一次强对流过程中,该系统提前30分钟精准锁定10级以上强风落区,当日全省的强对流预警时间提前量更是达到了126分钟。

 

 

与此同时,浙江省气象局还围绕台风全生命周期的智能决策服务开展积极探索,为浙江省防汛防台风1833”(“1”即1个联合指挥部,“8”即8个风险研判小组,第一个“3”即“风险提示单、专业预警单、指令单”,第二个“3”即“消息、电话、视频”3种方式的叫应叫醒)联合指挥体系提供场景化应用,为保障人民群众生命财产安全打好充足提前量。

 

目前,浙江气象部门建立了涵盖“潜势期—生成期—发展期—影响期—评估期”的服务体系,研制台风不同时段面向决策指挥调度的数字化、客观化产品。例如,1公里分辨率的精细化智能网格降水预报,以及融合风云卫星数据与人工智能技术研发的台风风场预报产品,这些成果不仅推动台风预报服务从主观定性向客观定量智能转变,还显著提升了台风影响期间风雨预报水平。此外,省气象台还研发了台风预报服务“一张图”,可实现预报结论的动态更新与可视化呈现,为台风“一过程一策”的精准服务范式提供有力支撑,这一举措改变了传统决策服务中“被动等待”的模式,推动其向“主动防范”的方向迈进。

 

海南省气象局:“智慧大脑”筑牢安全屏障

 

海南地处热带季风气候区,每年汛期台风、暴雨、强对流等极端天气频发,给当地防灾减灾工作带来巨大挑战。面对繁重的气象服务任务,海南省气象局积极引入人工智能技术,不仅为汛期服务增添“利器”,更为防灾减灾工作装上“智慧大脑”。

 

聚焦南海台风 实现扰动智能追踪

 

南海热带低压涡旋结构松散、路径曲折多变、生成物理机制复杂,识别预报命中率随着预报时效延长而明显下降,这对于精准预判、有效应对南海及周边海域频发的台风灾害带来严峻考验。近年来,海南省气象台潜心研究人工智能技术在台风预报预警业务中的应用,构建多时效南海热带低压生成预报预警体系,并形成多部门联防协调机制,进一步筑牢海上防台风防线。

 

目前,海南省气象台自主研发了热带低压生成潜势预报技术,通过分析流体旋转参数等多项关键指标,实现对南海及周边海域热带气旋的短中期精准预测。该预报产品提供了生成概率、路径集合、强度变化等关键信息,可大幅提升预警时效,为防灾决策部署争取宝贵时间。目前,该预报技术已投入业务应用,海南省局通过发布“热带气旋潜势预报”为政府部门提供决策依据,并依托北斗系统向海上渔船实时推送台风动态和预警信息。这一创新举措不仅保障海上作业安全,还助力相关部门实施分海域精准管控,切实筑牢气象防灾减灾第一道防线。

 

赋能气候预测 构筑防灾智慧防线

 

汛期气候预测是防汛减灾的重要环节,面对复杂多变的汛期气候挑战,海南省气象局组建气候预测创新团队,以人工智能技术应用为核心驱动,构建起覆盖月尺度、季节与次季节的智能气候预测体系,为防灾减灾、民生保障和重大工程提供精准气象服务支撑。

 

针对热带季风区气候预测的高难度特性,海南建立动态环流预测因子集,基于随机森林和梯度提升树等机器学习算法进行不同组合模型构建,通过动态权重集成以及空间分布型的优化,最终得到逐候月尺度气候预测产品。产品对于滚动预测未来30天的气候趋势具有较好效果,在空间分布型预测的准确率提升方面尤其显著。目前,该技术在海南电网电力调度、文昌航天发射场施工保障中发挥关键作用。

 

针对海南省060天无缝隙智能数字预报产品空白,团队基于决策树、支持向量机、超分等人工智能方法订正1160天网格预报产品,与海南省气象台010天网格预报产品融合,形成了海南省060天无缝隙智能数字预报产品,该产品实现“从零到一”的突破,为海南次季节预测试点和南繁专项预测服务提供新的参考。

 

湖南省气象局:构建“预报预警响应”智慧防汛体系

 

为全力做好汛期防灾减灾气象工作,湖南省气象局借助当下迅猛发展的人工智能等新技术,构建起“预报—预警—响应”核心环节智慧防汛体系。通过优化预报大模型研发、完善24小时多功能预警业务以及强化631机制(6小时预报、3小时预警、1小时叫应)智能识别与“叫应”等核心环节,省气象局基于人工智能技术,提升汛期气象监测预报预警服务能力,用科技力量守护三湘四水平安。

 

针对湖南多山地、多流域地理特征,省气象台积极探索人工智能关键技术应用,实现气温、降水预报模型空间降尺度技术,目前,024小时空间分辨率提升到1公里,有效增强了复杂地形下短时强降水、雷暴大风等极端天气的预报能力。为进一步提升预报精度,省气象台正在创新研发区域短中期三维气象要素预报系统,系统可生成区域内010天空间分辨率达5公里,时间分辨率为6小时的气温、降水及大风预报。

 

湖南省气象局充分发挥人工智能多数据处理优势,构建24小时客观预报预警产品体系。该体系涵盖逐6分钟雷达回波、逐小时强对流预报等,在快速更新智能网格预报、短临预警和多场景气象服务等核心业务中进行应用,并实现多要素预报的全面客观化,有效支撑了“网格预报+气象服务”业务链条。

 

目前,湖南省气象局将云端大数据技术与气象灾害预警服务一体化平台成功对接,AI技术不仅实现暴雨预警信号早期识别与乡镇级精准推送,而且服务于客观预报预警、直通式发布、全流程监控等功能模块,为地质灾害防治和群众提前转移争取了宝贵时间,进一步筑牢了气象防灾减灾第一道防线。