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谷歌GenCast:AI氣象預報新突破,精準預測未來15天天氣

   時間:2024-12-05 15:38 來源:ITBEAR作者:任飛揚

近日,谷歌旗下的DeepMind團隊發布了一項革命性的AI氣象預測技術——GenCast模型,該技術能夠提前15天提供精準且快速的天氣預報,其預測準確度甚至超越了歐洲中期天氣預報中心(ECMWF)的ENS系統。

天氣狀況對每個人的生活都有著深遠的影響,從日常決策到安全保障,再到生活方式的選擇,無一不受其影響。隨著氣候變化的加劇,極端天氣事件頻發,準確可靠的天氣預報變得比以往任何時候都更加重要。然而,天氣預報始終存在一定的不確定性,尤其是對未來幾天的預測更是難以捉摸。

為了應對這一挑戰,科學家和氣象機構通常采用概率集合預報方法,即利用模型預測一系列可能的天氣情景,而非單一確定的預報。這種方法比依賴單一預報更為實用,因為它能為決策者提供更全面的信息,包括未來幾天和幾周內可能出現的天氣狀況以及每種情景的可能性。

傳統的天氣模型主要建立在確定性天氣模型之上,僅提供對未來天氣的單一最佳估計。而GenCast則采用了全新的方式,它是一種擴散模型,屬于生成式AI的范疇,這種模型在圖像、視頻和音樂生成等領域已經取得了顯著的進展。GenCast的獨特之處在于,它能夠適應地球的球面幾何形狀,并學習準確生成未來天氣情景的復雜概率分布。

為了訓練GenCast,DeepMind團隊使用了ECMWF ERA5檔案中四十年的歷史氣象數據,包括溫度、風速、氣壓等變量。模型直接從這些數據中學習全球天氣模式,分辨率高達0.25°。在Google Cloud TPU v5的強大算力支持下,GenCast只需8分鐘即可生成一個15天的天氣預報,且集合中的每個預測都可以并行生成,計算速度遠超傳統物理模型。

在性能評估方面,GenCast表現出色。使用2018年前的數據訓練,2019年的數據測試,GenCast在1320種不同變量和提前時間的組合測試中,準確率超過ENS的97.2%。特別是在提前36小時以上的預測中,準確率更是高達99.8%。GenCast在預測極端高溫、低溫和強風等方面也持續優于ENS,并能更準確地預測臺風/颶風的路徑。

以臺風“海貝思”的路徑預測為例,GenCast的預測結果更為準確,為防災減災提供了有力的支持。這一技術的突破不僅提升了天氣預報的準確度,還為應對氣候變化帶來的挑戰提供了新的解決方案。

GenCast的成功不僅在于其技術上的創新,更在于它所帶來的實際應用價值。隨著技術的不斷發展和完善,相信GenCast將在未來的天氣預報領域發揮更大的作用,為人們的生活和決策提供更加精準和可靠的信息。

 
 
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