高溫?zé)崂?、干旱持續(xù)、暴雨頻發(fā)……在世界各地，全球變暖的當(dāng)下，極端天氣氣候事件頻發(fā)，亟待全人類共同應(yīng)對(duì)，特別亟需在前端開(kāi)展更長(zhǎng)預(yù)見(jiàn)期的精準(zhǔn)預(yù)報(bào)。6月18日，中國(guó)氣象局發(fā)布人工智能全球次季節(jié)—季節(jié)預(yù)測(cè)大模型系統(tǒng)“風(fēng)順”（以下簡(jiǎn)稱“風(fēng)順”大模型）。

　　由國(guó)家氣候中心聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)和上?？茖W(xué)智能研究院團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“風(fēng)順”大模型是目前國(guó)內(nèi)外首個(gè)基于人工智能方法實(shí)現(xiàn)次季節(jié)—季節(jié)全球氣候異常預(yù)測(cè)的大模型系統(tǒng)，其創(chuàng)新性地引入了海氣相互作用和基于流依賴的集合擾動(dòng)智能生成技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)面向未來(lái)60天全球基本要素和環(huán)流場(chǎng)的預(yù)測(cè)。

　　相比于時(shí)效兩周以內(nèi)的天氣預(yù)報(bào)，15天以上的氣候預(yù)測(cè)不確定性更大。然而，15天以上的次季節(jié)—季節(jié)氣候預(yù)測(cè)是能源、農(nóng)業(yè)、水利等領(lǐng)域安排生產(chǎn)的重要依據(jù)。受限于次季節(jié)可預(yù)報(bào)性來(lái)源復(fù)雜，次季節(jié)預(yù)報(bào)技巧低，15天以上的次季節(jié)—季節(jié)氣候預(yù)測(cè)一直是國(guó)際前沿難點(diǎn)，“風(fēng)順”大模型在解決這一氣候預(yù)測(cè)難題上展現(xiàn)了一定優(yōu)勢(shì)。其關(guān)鍵創(chuàng)新點(diǎn)之一，是在原始大模型的基礎(chǔ)上，引入了基于流依賴的智能擾動(dòng)生成模塊，從而可以在當(dāng)前氣候系統(tǒng)狀態(tài)下刻畫(huà)未來(lái)一個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次氣候系統(tǒng)演變的概率特征，進(jìn)而有效地抓住氣候系統(tǒng)物理不確定性。

　　此外，“風(fēng)順”大模型還創(chuàng)新性地納入了海氣相互作用過(guò)程，有效提升了對(duì)熱帶大氣季節(jié)內(nèi)振蕩（MJO）的預(yù)測(cè)技巧，這也是次季節(jié)預(yù)測(cè)最重要的可預(yù)報(bào)性來(lái)源。通過(guò)對(duì)比可以得出，基于自主再分析和觀測(cè)資料驅(qū)動(dòng)的“風(fēng)順”大模型對(duì)MJO的預(yù)測(cè)技巧達(dá)到了32天，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的數(shù)值預(yù)報(bào)模式。上述MJO的高技巧預(yù)測(cè)也帶來(lái)了全球降水預(yù)測(cè)技巧的提升。評(píng)估結(jié)果顯示，“風(fēng)順”大模型對(duì)15天以上全球候平均降水的預(yù)測(cè)技巧提升約21%，熱帶地區(qū)提升約17%，熱帶外地區(qū)提升約30%，而這種降水技巧的提升在陸地季風(fēng)區(qū)同樣是顯著的。更為重要的是，“風(fēng)順”大模型具備了在次季節(jié)尺度上預(yù)測(cè)極端天氣氣候事件的潛力，例如對(duì)熱帶外極端降水事件的概率預(yù)測(cè)技巧較傳統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)模式顯著提升，無(wú)論是2022年巴基斯坦降水還是2020年長(zhǎng)江流域的“暴力梅”，“風(fēng)順”大模型都展現(xiàn)了出色的預(yù)測(cè)技巧。

　　除了作為有力的氣候預(yù)測(cè)工具，“風(fēng)順”大模型還具有揭示極端事件氣候物理機(jī)制的潛力。不同于傳統(tǒng)的氣候機(jī)理研究范式——從觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)、提出假設(shè)、再以數(shù)值模式驗(yàn)證，人工智能大模型提供了一種研究氣候機(jī)理新的可能，即不需要先驗(yàn)假設(shè)，而是利用有預(yù)測(cè)技巧的信號(hào)發(fā)掘多因子協(xié)同影響。以2022年巴基斯坦發(fā)生的強(qiáng)降水為例，“風(fēng)順”大模型利用顯著圖揭示了前期熱帶三大洋相互作用對(duì)這次強(qiáng)降水的重要作用。

　　目前，“風(fēng)順”大模型已在中國(guó)氣象局智算平臺(tái)上完成業(yè)務(wù)測(cè)試部署，逐日滾動(dòng)開(kāi)展100個(gè)集合成員的大樣本預(yù)測(cè)，形成了面向未來(lái)60天全球基本氣象要素和極端事件的確定性和概率預(yù)報(bào)測(cè)試產(chǎn)品。

　　當(dāng)前，人工智能等新技術(shù)是推動(dòng)科技跨越發(fā)展、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)、生產(chǎn)力整體躍升的重要驅(qū)動(dòng)力量，寓意“風(fēng)調(diào)雨順”的“風(fēng)順”大模型將隨著業(yè)務(wù)應(yīng)用的深化提供更多高質(zhì)量氣候預(yù)測(cè)服務(wù)，幫助公眾科學(xué)應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，助力實(shí)現(xiàn)生命安全、生產(chǎn)發(fā)展、生活富裕、生態(tài)良好。

（作者：劉蕊?責(zé)任編輯：張林）