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這是中國(guó)收視率第二的電視節(jié)目——《天氣預(yù)報(bào)》,每天在短短五分鐘時(shí)間內(nèi)播報(bào)未來(lái)24小時(shí)內(nèi)全國(guó)天氣趨勢(shì)、氣象預(yù)警,以及各大城市和部分海島的天氣和氣溫。
但即使你看了天氣預(yù)報(bào),出門還是可能被淋成落湯雞。
天氣預(yù)報(bào)是如何制作的?為什么你總覺(jué)得天氣預(yù)報(bào)不準(zhǔn)?
制作天氣預(yù)報(bào),需要依次搜集過(guò)去一段時(shí)間從地面到高空的氣象數(shù)據(jù)。包括氣溫、氣壓、風(fēng)向和風(fēng)速、濕度、天氣現(xiàn)象、云、能見(jiàn)度、日照、蒸發(fā)等。
中國(guó)有2400多個(gè)人工地面氣象站,和6萬(wàn)多個(gè)覆蓋了無(wú)人及惡劣地區(qū)的自動(dòng)地面測(cè)站,每天定時(shí)觀測(cè)并記錄地面氣象數(shù)據(jù)。探空氣球和氣象飛機(jī),會(huì)深入云層,記錄不同縱向尺度的高空氣象數(shù)據(jù)。
另外,多普勒雷達(dá),每隔六分鐘發(fā)出的電磁波會(huì)對(duì)近地的水氣濃度、底層云的水滴、冰晶進(jìn)行掃描,計(jì)算水滴的大小及位置。氣象衛(wèi)星會(huì)時(shí)刻監(jiān)測(cè)大氣層頂端的氣象狀態(tài),通過(guò)云層放出的紅外光來(lái)測(cè)量云頂高度、云層厚度等信息。
全世界的探測(cè)設(shè)備構(gòu)成了復(fù)雜的氣象觀測(cè)網(wǎng)絡(luò),能覆蓋地球的每個(gè)角落。通過(guò)衛(wèi)星廣播,發(fā)給各地氣象局。
中國(guó)的預(yù)報(bào)員會(huì)通過(guò)MICAPS——?dú)庀笮畔⒕C合分析處理系統(tǒng),查看歷史氣象信息,進(jìn)行氣象預(yù)測(cè)。
不同高度的觀測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)被分別制成天氣圖,它記錄了觀測(cè)時(shí)刻各種氣象要素和天氣現(xiàn)象。同時(shí)還能反映短時(shí)間內(nèi)氣象變化信息,如過(guò)去3h內(nèi)氣壓變化、過(guò)去6h內(nèi)的天氣、降水量等。
通過(guò)逐層氣象要素的對(duì)比,可以得到天氣系統(tǒng)的動(dòng)力和熱力性質(zhì)。比如冷鋒過(guò)境后,冷氣團(tuán)占據(jù)了原來(lái)暖氣團(tuán)所在的位置,就會(huì)產(chǎn)生降溫。
將這些要素結(jié)合臺(tái)風(fēng)、高空低渦、副熱帶高壓等天氣系統(tǒng)的位置和影響范圍,以及季風(fēng)、環(huán)流、地球自轉(zhuǎn)力等氣象條件,就能分析整個(gè)天氣形勢(shì)。
有了基于天氣學(xué)原理和人工經(jīng)驗(yàn)分析的天氣圖,還要依靠超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值預(yù)報(bào),才能掌握更精確的氣象資料。
數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)可以將空間切割成平面分辨率10kmx10km、縱深60層的網(wǎng)格,每一格都是即時(shí)更新的獨(dú)立數(shù)據(jù)塊,由計(jì)算機(jī)通過(guò)大氣動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行計(jì)算。更強(qiáng)的計(jì)算能力,意味著可以處理更多更小的網(wǎng)格,從而提升預(yù)報(bào)精度。
近年來(lái),國(guó)家氣象中心的GRAPES_MESO中尺度數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)已經(jīng)將分辨率提升到了3kmx3km。
在MICAPS系統(tǒng)的輔助下,每個(gè)預(yù)報(bào)員都會(huì)制作一份依據(jù)天氣圖、數(shù)值預(yù)報(bào)結(jié)論的當(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)報(bào)。
這種基于個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算的預(yù)測(cè)結(jié)果還需經(jīng)過(guò)各級(jí)氣象部門的會(huì)商,層層匯總討論之后,最終由中央氣象臺(tái)制作出全國(guó)24小時(shí)短期天氣預(yù)報(bào),在新聞聯(lián)播結(jié)束后播放。
但是突如其來(lái)的暴雨總是不會(huì)缺席。
天氣系統(tǒng)是個(gè)混沌體系,云團(tuán)隨時(shí)可能在你頭頂爆發(fā),帶來(lái)一場(chǎng)只覆蓋你家小區(qū)的暴雨后悄然離去,即使中央氣象臺(tái)最高時(shí)效的三小時(shí)天氣預(yù)報(bào),在雨季也很難讓你知道什么時(shí)候能出門。
其實(shí),你最關(guān)心的,無(wú)非幾分鐘后雨會(huì)不會(huì)停的精確預(yù)報(bào)。那么怎樣才能滿足這種預(yù)報(bào)需求?
這就需要一個(gè)可以達(dá)到分鐘級(jí)更新的數(shù)據(jù)來(lái)源。最合適的就是每隔6分鐘更新一次的氣象雷達(dá),雷達(dá)掃描云層,投影在地圖上,可以直觀地反映你頭頂是不是在下雨。
但是雷達(dá)中還存在大量干擾性信息,比如塵埃和折射率分布不均勻的空氣,都可能被誤判為降雨。
不結(jié)合天氣圖、衛(wèi)星云圖和人力的輔助判斷,很難排除這些干擾信息,怎么辦?
首先,通過(guò)人力將大量歷史圖像中的雜波標(biāo)記出來(lái),構(gòu)造一個(gè)分類訓(xùn)練數(shù)據(jù)集,訓(xùn)練人工智能分辨并消除這些雜波。
現(xiàn)在我們就能獲得相對(duì)準(zhǔn)確的雷達(dá)圖歷史數(shù)據(jù),接下來(lái),還要使用人工智能。
以彩云天氣為例,他們用過(guò)去五年的降雨數(shù)據(jù)構(gòu)建了含有上千萬(wàn)張雷達(dá)圖的訓(xùn)練用數(shù)據(jù)集,而這次訓(xùn)練的目的是讓人工智能逐分鐘預(yù)估下一幀的雷達(dá)圖像。
通過(guò)訓(xùn)練,人工智能降雨率預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率相比傳統(tǒng)方法提升了80%,打開(kāi)軟件,你就能看到精確到分鐘的下次降雨預(yù)報(bào)。出現(xiàn)誤報(bào)的話用戶也可以即時(shí)反饋,準(zhǔn)確率會(huì)在每一次預(yù)測(cè)之中不斷提升。
可以說(shuō),這種分鐘級(jí)的降雨預(yù)報(bào)對(duì)普通人的出行、生活更有實(shí)用意義,而且相比電視上一天一次的天氣預(yù)報(bào),你也不用擔(dān)心會(huì)有阿貓阿狗突然出現(xiàn)干擾預(yù)測(cè)結(jié)果。
- 修復(fù)bug\r\n- 優(yōu)化啟動(dòng)速度\r\n- 減少空間資源占用
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