基于人工智能的分级雷暴大风监测算法多次准确识别出10级以上雷暴大风,“百米级、分钟级”无缝隙网格预报产品应用于杨梅采摘和种植全过程,融合风云气象卫星的海上台风雨强估测技术对于台风、海雾等预报有更好应用……后亚运时代,浙江气象部门不断丰富和拓展杭州亚运会气象科技成果,以更高水平实现浙江气象高质量发展,筑牢气象防灾减灾第一道防线。
“百米级”预报技术“精算”杨梅采摘时间
“今年有了采摘适宜度模型,适宜采摘的时间增加了30%,为合作社安排线上、线下销售提供了重要依据。”仙居县老鹰山杨梅合作社负责人告诉记者,6月14日,在接到“6月18日前后有一次明显的梅雨降水过程,仙居多地将出现大到暴雨”的消息后,合作社做好了提前采摘的准备。提前采摘可保障杨梅品质,合作社利用仙居县气象局提供的精细化采摘适宜预报,卡在强降水到来前几个小时采摘杨梅,竟比预期多收了50余箱优质杨梅。“仅这一项就增加一万余元收入。”
这是浙江省气象部门利用亚运会“百米级、分钟级”无缝隙网格预报产品服务乡村振兴的一个缩影。
“由于杨梅采摘季天气复杂多变、局地强对流多发,而杨梅的保鲜期极短,种植户和合作社急需精细化气象预报。”浙江省气象科学研究所(以下简称“省气科所”)灾害性天气研究室负责人余贞寿介绍,省气科所应用“百米级、分钟级”高分辨率模式集成融合分析预报技术成果,联合仙居县气象局开发了“仙居杨梅采摘指数模型”,预报精细到500米分辨率,逐10分钟更新。杨梅种植户通过手机App便可获取精细到每一片种植区的分钟级天气预报,及时安排采收和销售,避免不及时或过早采摘造成的损失。
之后,省气科所又开始研究杨梅种植全周期精细化预报,升级“百米级、分钟级”无缝隙网格预报产品,并利用人工智能算法开发了杨梅精细化预报系统。“未来,该技术还将应用于渔业、港口作业以及电线覆冰、电力设备抢修等服务中。”余贞寿表示。
雨强估测技术提高台风预报精度
今年9月中旬,台风“贝碧嘉”“普拉桑”相继影响华东地区,其中“普拉桑”于9月19日登陆浙江岱山。
“基于风云气象卫星在亚运会期间的应用,浙江省气象台联合国家卫星气象中心研发的基于风云四号B星和风云三号G星数据融合的海上台风雨强估测技术,可以融合反演台风风雨,进一步提高风雨强度和精度预报准确率。”浙江省气象台首席预报员娄小芬介绍。
以台风“格美”为例,海上台风雨强估测技术反演的产品,可较为完整地呈现台风整体降水结构,并对其带来的暴雨开展三维扫描,分析台风“格美”云系的雷达回波结构、降水率,连续监测其云系发展变化。“该技术为浙江台风天气的精准监测和预报业务提供了参考,较好地弥补了浙江海上强天气监测短板。”省气象台首席预报员刘汉华说。
一年来,省气象台在亚运气象科技成果基础上,将具有海雾区标签的卫星图像数据集作为深度机器学习训练数据集,针对海雾监测中难判区域和模糊类别,采用人工智能深度卷积神经网络图像语义分割模型,建立了基于浙江近海及东海海雾区识别模型,研发了全天候高时空分辨率海雾卫星反演监测产品,其空间分辨率达4千米,更新频次为15分钟。
这些产品为海上渔业、海洋养殖、海上工程建设、港口吞吐等海洋经济活动保障提供了支撑。2023年12月29日,浙江沿海海面和杭州湾出现了持续性大雾天气,卫星识别海雾产品和浙江自动站能见度观测结果一致。
强对流大风实现分级预报
3月25日17时35分,绍兴、台州等地出现8—13级强风,省气象台提前84分钟预报了强风级别和影响区域。“基于随机森林机器学习算法的分类强对流潜势预报产品,在亚运赛事保障服务中应用效果明显,团队加强人工智能深度学习技术在强对流预报中的应用。”省气象台正研级高工李文娟介绍,结合双偏振雷达资料和外推技术,首次推出强对流大风分级预报,实现从定性(是否有风的预报)到定量(风力级别判定)的跃进。
“分类强对流短临和潜势预报产品在今年春季几次飑线过程预报预警中表现优秀。”李文娟举例。3月25日,飑线影响义乌-衢州-开化-台州等地,省气象台预报员用机器学习外推和深度学习光流法,对强降水、大风、冰雹、飑线等强对流天气进行识别和预警,强对流潜势预报也表现良好,尤其是大风概率预报的落区预报与实况较为一致。
大风等强对流生命周期短,无论是机器学习还是现有预报技术,都无法百分之百把握。“一年来,团队不断补充新的强对流天气样本,应用人工智能等技术加大分级定量预报学习力度,通过更多的样本去‘训练’模型,不断提高强对流预报准确率。”李文娟说。
进入后亚运时代的浙江气象部门,加快推进气象科技能力现代化和社会服务现代化。“依托浙江省数字化改革和浙江气象监测预警能力提升工程的人工智能基础资源底座,建立了人工智能与区块链开放支撑系统,为全省气象部门提供人工智能科研和业务测试支撑平台。”省气象信息网络中心运行保障科负责人杨明介绍。
作为全省气象服务的重要窗口,亚运赛事气象保障服务综合指挥平台被升级改造为重大活动气象保障指挥平台。“通过后台配置、模块组合和持续迭代,该平台为浙江各类重大赛事、相关活动等提供保障服务。”省气象服务中心互联事业部高级工程师张旗表示,基于亚运场馆的赛场交通指数、穿衣指数、健康指数、防晒指数已进驻“智慧气象App”,为用户提供逐日、逐三小时精细化生活指数服务。在亚运会主办城市杭州,“一馆一策”气象保障服务方案成果则转型服务重大活动。去年,杭州马拉松赛事期间,组委会根据杭州气象部门的寒潮预报,通知原定于12月17日7时30分开跑的马拉松推迟1小时,并在赛道、起重点等加强人员和物资保障。桩桩件件,都是浙江气象部门“不只为赛,不止于赛”的持续探索和应用。
(作者:简菊芳 龚丹红 岳毅 责任编辑:张林)
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