人工智能模型提升沙塵預(yù)報(bào)精準(zhǔn)度（新場(chǎng)景新動(dòng)能）
來(lái)源： 人民日?qǐng)?bào)
2026-06-04 10:01:00
“看到預(yù)報(bào)，心里就踏實(shí)了。”前段時(shí)間，大學(xué)生丁婷婷和朋友在甘肅旅游。西北地區(qū)沙塵天氣多發(fā)，游玩中，她不僅收到揚(yáng)沙、浮塵的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，還接到了“攜帶口罩、紗巾等防塵用品”“駕駛?cè)藛T應(yīng)控制速度”等提醒。
在外來(lái)輸入性沙塵影響下，西北多個(gè)省份不時(shí)出現(xiàn)揚(yáng)沙、浮塵等沙塵天氣，牽涉范圍廣、路徑多、變化可能性大。能夠及時(shí)、精準(zhǔn)得到此類天氣的相關(guān)預(yù)報(bào)，對(duì)人們的生產(chǎn)生活十分重要。
甘肅蘭州，中國(guó)氣象局蘭州干旱氣象研究所內(nèi)，數(shù)值模式研究室首席專家段海霞正在研究沙塵預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)處理結(jié)果?！氨敬翁峁┑臄?shù)據(jù)符合預(yù)期，范圍、時(shí)間都經(jīng)受住了考驗(yàn)?！倍魏Ｏ紝?duì)一旁的同事雷雨虹說(shuō)。
經(jīng)受住考驗(yàn)，離不開所里的“新同事”：氣溶膠—?dú)庀篑詈项A(yù)報(bào)人工智能模型。
一個(gè)模型，如何“預(yù)知”沙塵的到來(lái)？關(guān)鍵在于“耦合”。
對(duì)普通人而言，平時(shí)接觸的天氣預(yù)報(bào)多來(lái)自預(yù)報(bào)員。預(yù)報(bào)員通過分析多個(gè)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式、人工智能模型的預(yù)報(bào)結(jié)果，根據(jù)當(dāng)?shù)靥鞖馓攸c(diǎn)和預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)，得出預(yù)報(bào)結(jié)論。但傳統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)模式，大多將沙塵、PM2.5等氣溶膠與其它各類氣象要素分開計(jì)算，難以捕捉到它們的相互作用。實(shí)際上，氣溶膠和其它氣象要素之間的“耦合”關(guān)系，影響沙塵的傳輸與沉降。
“例如，風(fēng)力大小決定了起沙強(qiáng)度與傳輸距離，濕度、降水會(huì)影響沙塵的沉降速度。同時(shí)，氣溶膠也能改變氣象環(huán)境，大量沙塵顆粒會(huì)阻擋太陽(yáng)輻射，氣溶膠還可作為云的‘凝結(jié)核’影響降水。”段海霞分析。
利用此原理，中國(guó)氣象科學(xué)研究院研究員車慧正團(tuán)隊(duì)開發(fā)出氣溶膠—?dú)庀篑詈项A(yù)報(bào)人工智能模型，分析氣溶膠與溫度、風(fēng)力、氣壓等氣象要素之間的相互作用與協(xié)同變化，提升預(yù)報(bào)精準(zhǔn)度。
人工智能不僅是善于發(fā)現(xiàn)沙塵的“偵探”，也是“超級(jí)速算員”。傳統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)模式需要大型計(jì)算機(jī)集群計(jì)算，運(yùn)行一次全球預(yù)報(bào)需要數(shù)小時(shí)，一般一天只預(yù)報(bào)2—4次。模型由人工智能驅(qū)動(dòng)，可用圖形處理器計(jì)算，運(yùn)行全球預(yù)報(bào)只需36秒，速率提升超100倍。
去年10月底，干旱氣象研究所引入模型并試運(yùn)行。就像用手機(jī)拍了張廣角照片，放大后局部或細(xì)節(jié)會(huì)模糊，將模型真正用于西北地區(qū)時(shí)也是如此。為了獲得更精準(zhǔn)的區(qū)域情況，科研人員需對(duì)模型提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行降尺度處理。
“降尺度處理是提高分辨率的一種途徑。我們將原50公里分辨率的全球數(shù)據(jù)提升至5公里分辨率?！崩子旰缃榻B，團(tuán)隊(duì)對(duì)沙塵光學(xué)厚度、質(zhì)量濃度等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行降尺度處理，并生成高時(shí)空分辨率的可視化產(chǎn)品，進(jìn)一步提升預(yù)報(bào)質(zhì)量。
經(jīng)過模型預(yù)測(cè)和降尺度處理，預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)推送至甘肅省氣象局蘭州中心氣象臺(tái)服務(wù)器，為最終發(fā)布預(yù)報(bào)提供參考?！鞍肽甓鄷r(shí)間里，我們已經(jīng)較為準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)了全國(guó)北方大范圍沙塵天氣過程10余次。”段海霞說(shuō)，模型可以完成未來(lái)3—5天的高精度環(huán)境氣象預(yù)報(bào)，在氣溶膠總量、地面沙塵濃度預(yù)報(bào)方面，準(zhǔn)確率較國(guó)際先進(jìn)預(yù)報(bào)系統(tǒng)提升10%—30%，計(jì)算成本還大大降低。
更清楚地了解沙塵強(qiáng)度、起始時(shí)間等預(yù)報(bào)，對(duì)人們的日常生活至關(guān)重要。段海霞介紹，除了基礎(chǔ)的出行與健康提示，模型還能結(jié)合實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為公眾提供個(gè)性化防護(hù)建議，比如通過分析沙塵中的致敏顆粒物濃度，提前為過敏人群推送佩戴N95口罩、減少戶外停留等提醒；還可聯(lián)動(dòng)醫(yī)療系統(tǒng)，預(yù)測(cè)沙塵高發(fā)期的呼吸道疾病就診高峰，輔助醫(yī)療機(jī)構(gòu)提前調(diào)配醫(yī)護(hù)資源，筑牢公眾健康防線。
未來(lái)，在社會(huì)生產(chǎn)場(chǎng)景中，模型有望通過預(yù)測(cè)沙塵顆粒的粒徑、荷電特性及沉降速度，指導(dǎo)輸電塔運(yùn)維，避免大面積停電；結(jié)合作物生長(zhǎng)模型，提示調(diào)整農(nóng)作物灌溉時(shí)間，推動(dòng)從災(zāi)后補(bǔ)救到災(zāi)前調(diào)控的轉(zhuǎn)變；在山火防控中提前預(yù)警，幫助群眾轉(zhuǎn)移，減少災(zāi)害損失?？梢?，“沙塵大模型”關(guān)乎的不只是沙塵，更能為多場(chǎng)景的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判與決策提供科學(xué)支撐。