AI技术引领气象预测领域飞速发展
随着AI技术的持续进步,气象预测领域迎来了更加准确且快速的新时代。近日,DeepMind最新研发的气象预测大模型GenCast能够在短短8分钟内完成15天的天气预测,无论是常规天气还是极端天气情况,都能进行准确分析。相关研究论文已发布在《自然》杂志。
GenCast模型的表现令人瞩目。在97.2%的场景中,其预测准确性超过了全球领先的中期天气预报系统ENS。ENS系统来自欧洲中期天气预报中心(ECMWF),是目前最先进的集合预报系统之一。
与DeepMind之前推出的确定性预测模型GraphCast不同,GenCast关注的是各种天气情况的概率。它基于扩散模型实现,分辨率高达0.25°,这意味着气象预测模型能够以0.25度的经度和纬度分辨率进行天气数据的分析和预测。这种高分辨率允许模型在全球范围内生成更精细的天气预报,能够捕捉到更小尺度的天气变化和特征。具体来说,0.25°分辨率在赤道处大约相当于28×28公里的区域,相当于地球表面被分割成超过100万个网格,每个网格都涵盖80多个地表和大气变量,从而在每次预测中生成数千万甚至上亿条数据。
在测试过程中,DeepMind团队设置了1320种实验条件,涉及不同的物理变量、预报时长和垂直高度。结果显示,在97.2%的任务中,GenCast的预测准确性都优于ENS。特别是在对36小时之后的预测中,GenCast在99.6%的条件下都能胜出。
除了基础预测,GenCast在下游应用上也表现出了更强的预测能力。例如,在区域风电应用测试中,使用全球发电厂数据库中的风电场位置和装机容量信息,GenCast的风电功率预报准确性在7天内都显著优于ENS。
此外,GenCast的预测速度也非常快。完成一次15天的预测仅需约8分钟,而ENS则需要几个小时。这一优势使得GenCast在气象预测领域具有巨大的应用潜力。
DeepMind研究人员Ilan Price表示:“我们确实取得了巨大的进步,通过机器学习赶上了并超越了基于物理的模型。”
值得一提的是,GenCast模型已经开源,代码和模型权重均已发布。DeepMind还表示,将会很快发布GenCast生成的实时和历史预报结果,为其他研究者提供更多的研究资源。(汪淼)
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