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中国气象科学研究院(以下简称气科院)专家团队牵头,联合国内外多家科研机构,在国际顶级期刊《Nature》正刊上发布全球首个气溶胶预报人工智能模型“AI-GAMFS”成果,实现了全球气溶胶-气象耦合智能预报的高效业务化运行。气科院桂柯副研究员和博士生张栩滔为论文共同第一作者,车慧正研究员和张小曳院士为共同通讯作者。
模型于2024年5月启动研发,基于42年全球12万时次气溶胶再分析资料训练,可在1分钟内实现全球范围5天、逐3小时的业务化预报,空间分辨率达50公里,每日可滚动预报8次。
图1. 模型架构及预报策略
独立评估结果显示,该模型的预报精度优于国际主流系统。基于全球气溶胶自动观测网数据验证,该模型在全球61.6%的站点上气溶胶光学厚度预报误差低于欧洲中期天气预报中心哥白尼大气监测服务(CAMS),86.0%的站点上沙尘光学厚度预报表现更优。
图2. 全球气溶胶光学厚度及沙尘光学厚度5天业务化预报性能:AI-GAMFS与CAMS对比评估
成果背后,是长达二十余年的技术深耕——团队带头人、气科院研究员车慧正牵头建成了亚洲最大的气溶胶地基遥感探测网,研发具有国际先进水平的辐射定标方法和反演技术,研制了具有自主知识产权的国产观测设备,为中国独立开展气溶胶地基遥感观测奠定了坚实基础,也为此模型研发提供了数据支撑与技术积累。
图3. 我国气溶胶网络化遥感观测网
当前AI-GAMFS已完成从科研攻关到业务落地的全链条闭环。在国内,模型已在中央气象台及10余省(自治区)气象部门业务运行,并通过中国气象局天气预报科技成果中试基地业务准入,相关成果获央视新闻、新华社等权威媒体广泛报道;在国际层面,该模型正式接入“妈祖(MAZU)” 全民早期预警平台,面向全球提供预报服务,模型发布获世界气象组织(WMO)官方 X 账号转载。
图4. 央视新闻频道报道AI-GAMFS模型投入试运行
图5. WMO官方X账号转载AI-GAMFS模型发布
下一步,研究团队将持续推进模型的迭代升级,同时研发我国自主气象再分析数据驱动的区域精细化环境气象AI模型,支撑更多应用场景,还将推动模型在生态环境、交通运输等领域应用,为全球应对气候变化贡献中国方案。