今年6月21日8時至22日9時，荊楚大地被梅雨期首輪強降水自西向東橫掃，全省53個縣（市、區(qū)）降水量超過100毫米。不只是湖北，6月17日6時至27日6時，長江沿線多地累計降水量達100毫米至250毫米，其中，局部地區(qū)累計降水量達400毫米至600毫米。

江淮流域梅雨鋒暴雨持續(xù)，雨帶何時北抬？氣象預(yù)報成為當(dāng)?shù)胤姥磻?yīng)對的重要決策依據(jù)。在6月28日至29日江淮地區(qū)的降水預(yù)報中，“風(fēng)清”人工智能大模型提前給出這一事后證實很準(zhǔn)確的預(yù)報意見—“影響該雨帶位置的副熱帶高壓和急流活動不會北抬，雨帶將繼續(xù)維持在江淮流域”，這為預(yù)報員提前作出模式預(yù)報訂正提供了有效信息。

“風(fēng)清”人工智能大模型，是中國氣象局今年6月18日發(fā)布的人工智能全球中短期預(yù)報系統(tǒng)。與它同步發(fā)布的，還有人工智能臨近預(yù)報系統(tǒng)“風(fēng)雷”和人工智能全球次季節(jié)—季節(jié)預(yù)測系統(tǒng)“風(fēng)順”。

AI（人工智能）氣象大模型的發(fā)布，讓人們?yōu)樵跉庀箢I(lǐng)域應(yīng)用成效上的突破感到興奮，同時也使得關(guān)于“人工智能是否會取代天氣預(yù)報員”的討論再次熱起來。

那么，AI氣象大模型取得了哪些進展？人工智能在天氣預(yù)報領(lǐng)域會有怎樣的應(yīng)用前景？它是否會取代天氣預(yù)報員？

AI氣象大模型驅(qū)動天氣預(yù)報變革

所謂“AI氣象大模型”，指的是基于AI、具有大規(guī)模參數(shù)的天氣預(yù)報模型，核心是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的深度學(xué)習(xí)算法。

2022年以來，具備學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用前景的氣象大模型不斷涌現(xiàn)，給天氣預(yù)報領(lǐng)域帶來了更多驚喜和可能性。

歐洲中期天氣預(yù)報中心（ECMWF）在2021年就發(fā)布了機器學(xué)習(xí)未來10年路線圖，提出到2031年，機器學(xué)習(xí)將會完全融入到數(shù)值天氣預(yù)報和氣候服務(wù)中。

作為滲透面廣、帶動性強、影響深刻的技術(shù)體系，人工智能已成為新一輪國際競爭焦點和科技發(fā)展新引擎，是科技創(chuàng)新的重要支點?！稓庀蟾哔|(zhì)量發(fā)展綱要（2022—2035年）》和《中國氣象科技發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》都明確提出，要加強人工智能與氣象的深度融合應(yīng)用。

今年以來，中國氣象局在“氣象+人工智能”領(lǐng)域取得新進展—組建雄安氣象人工智能創(chuàng)新研究院，啟動了氣象人工智能科技創(chuàng)新工程，發(fā)布“風(fēng)雷”“風(fēng)清”和“風(fēng)順”3個AI氣象大模型，產(chǎn)生較好的引領(lǐng)作用和溢出效應(yīng)。

探索早已開始。2017年，國家氣象中心便聚焦天氣監(jiān)測、預(yù)報預(yù)警、產(chǎn)品制作等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，先后發(fā)展4類50余個人工智能氣象應(yīng)用模型，顯著提升精準(zhǔn)預(yù)報水平和業(yè)務(wù)效能。

近年來，人工智能技術(shù)的引入給天氣預(yù)報業(yè)務(wù)帶來了更精準(zhǔn)的目標(biāo)識別能力、更高的預(yù)測準(zhǔn)確率和效率，以及更強的數(shù)據(jù)挖掘能力。

“人工智能天然地適用于氣象行業(yè)，它通過數(shù)據(jù)驅(qū)動方式進行訓(xùn)練，且運算速度更快，非線性過程的模擬能力強，這些都適合于大氣活動的混沌效應(yīng)特征。”國家氣象中心天氣預(yù)報技術(shù)研發(fā)室高級工程師宮宇介紹。

在數(shù)值模式的基礎(chǔ)上，依托人工智能技術(shù)，近年來，我國強對流天氣預(yù)警時間提前至3小時，臺風(fēng)路徑預(yù)報準(zhǔn)確率逐步提升；0至6小時極端強對流天氣短時預(yù)報能力穩(wěn)步提升；短時臨近時段降水位置預(yù)報更加穩(wěn)定。

天氣預(yù)報員仍是精準(zhǔn)預(yù)報的“主心骨”

那么，人工智能可以主導(dǎo)天氣預(yù)報業(yè)務(wù)嗎？氣象專家普遍認(rèn)為，至少目前還不具備條件。

人工智能本身的一些特質(zhì)值得重視。例如“黑箱子”—盡管AI氣象大模型的預(yù)報技巧有所突破，但其內(nèi)部的決策機制往往是未知的，這意味著其結(jié)果有不可解釋性。

“數(shù)值模式是將大氣運動的數(shù)學(xué)物理方程組以計算機語言的形式描述，在給定觀測初值的條件下，通過計算機求解這些偏微分方程的解，它是有物理規(guī)律約束的，具有可解釋性?！眹覛庀笾行膹妼α黝A(yù)報首席盛杰說，而基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能或許可以捕捉到一些規(guī)律，但它無法解釋其背后復(fù)雜的深層原因。

盛杰表示，此外，數(shù)據(jù)驅(qū)動意味著對“已有數(shù)據(jù)之外”的部分缺乏預(yù)測和判斷能力，這就意味著，在極端災(zāi)害性天氣氣候事件的預(yù)報預(yù)測方面，AI氣象大模型會出現(xiàn)結(jié)果平滑化趨勢（這表明其在極端災(zāi)害性天氣氣候事件預(yù)報預(yù)測方面的能力還有待提升）。

當(dāng)然，這些都不是最主要的原因，預(yù)報員之所以不可取代，是因為預(yù)報員的工作，不僅僅是簡單地接受或拒絕這些模型的結(jié)果，而是要在綜合考慮多種因素的基礎(chǔ)上，作出最符合實際情況的預(yù)報。

“人工智能對于我們來說，和數(shù)值模式一樣，本質(zhì)上都是一種工具。”中國氣象局臺風(fēng)與海洋氣象預(yù)報中心高級工程師聶高臻表示，數(shù)值模式和AI氣象大模型都屬于確定性的模式，AI氣象大模型輸入的是數(shù)值模式提供的氣象格點場，輸出的是相同格點、相同要素的預(yù)報，只是實現(xiàn)的技術(shù)路徑不同。

“預(yù)報員要做的是結(jié)合自身的專業(yè)知識和經(jīng)驗，在數(shù)值模式或者AI氣象大模型的基礎(chǔ)上判斷預(yù)報結(jié)果的可信度并進一步加工，得到一個最有可能的主觀預(yù)報結(jié)論，服務(wù)于防災(zāi)減災(zāi)、各行各業(yè)和人們生活所需?！甭櫢哒檎f。

“實際上，預(yù)報員離不開數(shù)值模式或者AI氣象大模型，但也不會被它們?nèi)〈??！甭櫢哒檎J(rèn)為，“因為，帶有情感溫度、個性化的定制服務(wù)是預(yù)報員永遠的核心競爭力?！?/p>

人機協(xié)同將讓氣象預(yù)報越來越精準(zhǔn)

幾十年前，數(shù)值模式伴隨計算機而產(chǎn)生，推動了大氣科學(xué)的迅猛發(fā)展。人們也曾產(chǎn)生過同樣的疑問：數(shù)值預(yù)報會取代天氣預(yù)報員嗎？

“這幾十年的經(jīng)驗說明，預(yù)報員并不會消失，而是轉(zhuǎn)型。”盛杰表示，因為數(shù)值模式的出現(xiàn)，預(yù)報員需要增加模式訂正能力；而人工智能出現(xiàn)以后，預(yù)報員也需要提升理解和應(yīng)用它的能力。未來，隨著預(yù)報工具的增多和質(zhì)量的提高，預(yù)報員的側(cè)重可能會向精細服務(wù)、研發(fā)等方向傾斜。

人工智能技術(shù)是一種可以通過學(xué)習(xí)而不斷升級、正在不斷發(fā)展進步的新質(zhì)生產(chǎn)力，隨著技術(shù)的發(fā)展，未來將會為預(yù)報員帶來更多的“伙伴價值”—從重復(fù)、無效的勞動中解脫出來，提高自身工作效率和生活質(zhì)量，更有時間與空間專注于預(yù)報甚至氣象應(yīng)用的更多領(lǐng)域。

“這其實為開發(fā)預(yù)報員能力提供了更大空間?！甭櫢哒楸硎?。

已經(jīng)步入轉(zhuǎn)型行列的宮宇對此深有感觸：“我們需要擁抱技術(shù)，學(xué)習(xí)并認(rèn)識新技術(shù)?；蛟S我們并不需要糾結(jié)于解釋‘黑箱’，相反在人工智能應(yīng)用技術(shù)研發(fā)中，可以采用物理過程來指導(dǎo)構(gòu)建相關(guān)工作的完成，這也是基礎(chǔ)科學(xué)需要研究機理的原因?！?/p>

在積極擁抱人工智能、不斷探索人工智能氣象應(yīng)用領(lǐng)域和方式的過程中，僅靠預(yù)報員本身是無法完成的，“未來，跨學(xué)科的交流與攜手將變得越來越頻繁?！笔⒔苷f。

更要注意的是，好的預(yù)報并不等于好的服務(wù)，作為天氣預(yù)報員，面對性能優(yōu)異的工具，依然不能放棄自身對于天氣和氣象的理解認(rèn)識。

“如果只是需要選擇一種結(jié)果用來服務(wù)，人本身不也成為工具了嗎？”盛杰認(rèn)為。