气象短时临近监测预报预警：AI如何锁定突发天气

中小尺度天气系统具有突发性强、生命周期短、机理复杂多样的特点，传统数值预报模型难以在短时间内充分提取此类气象现象的特征，预报准确率往往较低。星图云开放平台聚焦社会对中小尺度灾害性天气预报的需求，推出气象短时临近监测预报预警解决方案，通过对气象数据的实时采集、分析和处理，提供精准的气象预报和预警信息，帮助人们及时采取措施应对气象灾害，保障公众生命财产安全。

方案介绍

气象短时临近监测预报预警解决方案是一种基于大数据、人工智能和云计算技术的集气象监测、灾害预测和预报预警产品制作为一体的预警系统，以实际应用需求为牵引，针对短时临近气象灾害具有局地性强、突发性强的特点，可围绕实际应用场景，提供差异化，精细化的预警方案。

短时临近预报依托高时空分辨率的中小尺度观测网络获取高频、密集的数据。由雷达、卫星、自动站等设备捕捉到的实况数据，首先经过数据资源层的筛选、分析，整合成标准的数据集，及时分散气象资料数据量大、突发性强的压力。

在此基础上，系统搭建气象短时临近预测学习模型，基于AI的外推技术与先进的资料快速循环同化技术和大气数值模式相结合，构建区域AI临近预报外推系统和高精度快速循环同化短临预报系统，实现区域高频次资料同化及短时快速预报，实现0-2小时临近预报和2-12小时短时预报的无缝衔接。智能外推算法生成的初始预报值传递至制作检验层，由系统下游AI模型辅助专业人员进行订正，最终形成权威的预警产品。

多项技术的集成应用是该方案发挥实效的关键。在多元观测信息的支撑下，各类技术功能互补，实现对天气系统的精细刻画，让预报预警更还原气象变化规律。

监测预警

具备对关键区域雷电、降水、地面大风和浅层大风的实时监测能力，通过多监测报警类型、多要素灵活动态的配置表，实现对雷达、卫星等数据的实时监控，并根据预报数据提前发出预警信息。

0-2小时AI临近外推

基于深度学习技术的短时临近降水预报，利用实时观测的雷达、卫星、自动气象站数据作为输入源数据，预报未来0-2小时的天气状况，为航空、农业、交通等行业提供保障。

2-12小时短时预报

快速循环同化预报所提供的2-12h预报已成为航空气象、强对流灾害天气等主要的中尺度预报指导产品。预报系统由同化和预报两个部分构成，通过高频次的资料，同化吸收最新的观测信息，不断更新模式背景场，形成更准确的初始场并进行短时预报。此外，结合AI技术可以对模式预报数据进行订正优化。

可视化渲染

基于openGL底层和WebGL图形引擎研发的气象专用3D渲染器，提供基于地理位置的各式各样的气象三维模型、网格、shader等场景加载，具有功能强大的客户端硬件，可提升渲染效果。

该方案将中科星图可靠的算法技术植入临近外推、产品生成等环节，使用者以便捷的操作和管理模式便可获得高效的气象预报预警服务。

短时临近无缝衔接

基于深度学习的0-2小时临近预报与基于模式预报的2-12小时预报无缝衔接，确保各时效有最优预报。

运行效率高

在计算资源方面，因系统采用先进算法，在保证分析精度的同时，大幅降低资源要求，同时提升了计算效率。

轻量化模型算法渲染

采用图元合并方法，通过算法根据权重剔除相应的顶点、面，从而达到轻量化模型效果。

精度高

2小时预报精度达到1km，分钟级更新，预报准确率达到行业领先。

典型案例

多源资料区域快速循环同化子系统

沿海区域高时空分辨率的快速循环同化系统旨在为适应海洋气象综合保障一期工程建设需求，实现多源观测数据高效应用，在GRAPES_RAFS基础上，提供精细化海上大风、台风风雨、强对流天气监测产品，为国家气象中心台海中心气象保障提供有力支撑。

在气象预报业务向数字化、智能化转型升级发展关键时期，气象短时临近监测预报预警解决方案集成天气客观识别技术、客观外推技术等先进预报技术，更精准、更高效地对短期内气象变化进行分析和预测，是大气科学与信息技术融合的成功案例。未来，星图云开放平台还将通过技术迭代，提升该方案中预报预警结果的可解释性，持续为社会生产提供可靠的气象服务。