天气预报的重要性,在灾害发生时尤为凸显——电影《后天》里,严寒、龙卷风、海啸把人间变成炼狱。现实生活中也不乏其例。饱受大雾、冰冻、暴雨困扰的某机场,大批航班取消,万名乘客滞留,原因是立项时漏掉了气象评估,机场地址错选在了冷空气的入口处;一辆列车遭遇13级大风侧翻,事故发生地是气候恶劣的百里风区;一份公路交通设施损毁的统计显示,该地交通事故与气象存在的相关性高达76.4%;野外救火的消防人员无法及时了解风向转变,导致了不必要的牺牲等等。
如今,中国天气预报的准确率超过了85%,但基于热力学、动力学的经典数值预报模式,向上突破已近瓶颈,重庆市气象局局长顾建峰希望找到一条“弯道超车”之路——“云+AI”助力的智慧气象。
一场风起云涌的“气象风云”,在巴渝大地开场了。
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“气”冲“云”霄
提起一个月前的那场暴雨,不少重庆气象人至今还有点庆幸。
6月22日凌晨三点,连续的暴雨把重庆涪陵淹成了汪洋泽国,降水量接近毫米,暴雨蓝色预警信号升级为了黄色预警信号。预警信息迅速传送到身在一线的村级气象信息员。后者在排查地质灾害隐患点的过程中,发现一处山坡出现了险情,立刻动员25名村民转移。
伴随着震动和摇晃的轰鸣声,刚刚提脚离开的村民身后,树木泥土从山上狂暴而下,砸毁了一大片住房——假如这场自然灾害被错报或漏报,或者在任何一个环节多耽搁几分钟,后果将不堪设想。
重庆气候环境复杂多变——宋玉的《高唐赋》里就对此有过描述,“巫山之阳,高丘之阻,旦为朝云,暮为行雨”。
而天气预报,就是在瞬时变幻、复杂繁琐的变量中寻找确定性结果——这是一场容量有限的人脑经验与海量无垠的风云数据的大决战。
现在的天气预报已经实现了人机结合,但在预测等关键环节,依然主要依靠经验来判断,重庆市气象局和百度智能云联合打造的智慧气象,则用“云计算、大数据、人工智能”的新方式找到了天气预报的捷径,基于天枢智能探测系统、天资智能预报系统、知天智慧服务系统和御天智慧防灾系统,构建起重庆智慧气象发展蓝图。
尽管这套尚处于测试阶段的智慧气象系统,如今并不作为最终预测数据对外发布,但顾建峰认为,“现在人不敢去相信机器,总有一天他们会相信的。”因为AI预测的准确性已高于目前的传统方法。
天气预报过程,可以简单的划分为三个阶段:第一阶段是观测,第二阶段将观测所得的数据输入大型计算机计算,第三阶段则是预报员根据计算所得的数据进行修正,得出天气预报。
重庆市气象局和百度智能云的合作,也贯穿到了监测、预报、预警三大环节当中,同时还将气象信息与各行各业发展相融合,描绘“大气象”宏图。
天枢
天气预报的第一大特点是数据量极大。目前,重庆市气象局对接了8颗观测卫星、自建4部多普勒雷达和多个地面气象观测站、与周边省份气象部门共享10部多普勒雷达和近万个地面观测站数据。如此海量的数据,对存储和计算提出了极高的要求。
为了“吃下”海量数据,重庆市气象局与百度智能云共建了“天枢”大数据平台和气象云资源中心,以大存储、高算力、稳定的云计算基础设施,助力气象数据存储和分析,现在,重庆气象部门已经形成了一个庞大的基于物联网的智能感知系统,气象信息基础设施水平和数据分析能力达到一流水平。
天资
吃下数据后,还要“吐出”结果——这个重任,托付给了“天资智能预报系统”。
“传统的气象预报预警其实是很粗放的,不能满足气候多变地区的需要。”顾建峰介绍,“比如预报万州区即将迎来暴雨,但现在的技术仍无法排除部分区域不会降雨,该区域的群众就会认为天气预报影响了自己的生活和工作。东边日出西边雨也是这样的情况,有人会觉得自己相信了天气预报带伞,结果没下雨成了累赘。这其实是气象业务的精细化程度还不能很好契合公众的需求。”
有了“天资”助力,气象预报的精准度得到了提升。利用百度飞桨(PaddlePaddle)深度学习平台,年全年,重庆月温度预测评分提高4分,月降水预测评分提高12分,上半年的月温度预测评分提高16分,月降水预测评分提高6分,天气预报精准度现住提升。在年的几次冰雹、雷暴大风强对流天气过程中,冰雹、大风识别命中率达到%。
年6月4日20时至5日20时,重庆出现了一次自西向东的强对流天气过程,市气象台提前1-2小时就精准预报出有雷暴大风,提醒市民防灾。
此外,重庆市气象局0-2小时天气预报的智能网格预报产品,也让气象预报的颗粒度能够缩短到10分钟,缩小到一平方公里,“东边日出西边雨”将不再是天气预报中难以逾越的障碍。
御天
拿到天气预报的结果后,还要尽快传递到一线,才能“趋利避害”——复杂的地理条件,让重庆成为了自然灾害的潜在高发区:地质灾害隐患点高达个,大江大河防洪薄弱点处,森林火灾隐患点处等等。
预警信息抢先一步,事关生死利害,承担这个重任的是“御天-智能预警信息发布系统”,它能更及时地进行灾害监测,更快速地发布预警信息,更精准地落实责任到人。
在百度智能云的助力下,重庆实现全市多个地质灾害隐患点信息与四重网格预警人员信息、雨量观测站信息关联匹配,一旦达到雨量阈值,系统就会自动对关联的责任人发预警信息,以最快的速度把天气预警信息传达给最需要的人。
顾建峰特意强调了“速度”的重要性,智能预警信息发布系统通过对接百度智能云短信平台,可以将预警短信发布速率从条/秒提升到0条/秒,预警信息发送给万预警责任人,以前需要2个多小时,现在只需要9分钟左右。
年6月21到22日凌晨,重庆石柱县暴雨如注、连下两天,电闪雷鸣当中,群众手机里不断收到强降雨短信和
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