“演天”氣象預(yù)報(bào)大模型應(yīng)用平臺(tái)由中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所夏江江團(tuán)隊(duì)與北京航空氣象研究所程文聰團(tuán)隊(duì)依托地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置聯(lián)合研發(fā),是一個(gè)可適配現(xiàn)有開源氣象大模型的應(yīng)用平臺(tái),主要包括局地預(yù)報(bào)結(jié)果優(yōu)化、空間高分辨率預(yù)報(bào)、預(yù)報(bào)間隔加密、多樣化產(chǎn)品生成四個(gè)模塊,現(xiàn)正式發(fā)布。
近年來,AI在天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域的應(yīng)用出現(xiàn)了重要技術(shù)突破,基于人工智能的氣象預(yù)報(bào)大模型成為了大氣科學(xué)發(fā)展的一個(gè)新興方向。然而由于大部分氣象預(yù)報(bào)大模型均使用ERA5再分析產(chǎn)品作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集,其精細(xì)化預(yù)報(bào)能力,包括預(yù)報(bào)分辨率、輸出產(chǎn)品種類、預(yù)報(bào)間隔等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)同質(zhì)化現(xiàn)象突出,在當(dāng)前的氣象大模型預(yù)報(bào)部分關(guān)鍵指標(biāo)優(yōu)于傳統(tǒng)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)上,重新設(shè)計(jì)和訓(xùn)練新的大模型以提升模型精細(xì)化預(yù)報(bào)能力的成本過高。而包括如何針對(duì)精細(xì)化氣象服務(wù)提升氣象預(yù)報(bào)大模型的時(shí)間分辨率、空間分辨率、局地預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率,以及如何針對(duì)多樣化的行業(yè)應(yīng)用需求(如航空氣象、新能源應(yīng)用等)拓展氣象預(yù)報(bào)大模型輸出產(chǎn)品種類等實(shí)際氣象業(yè)務(wù)應(yīng)用中面臨的迫切問題仍未得到解決。
為了推進(jìn)氣象預(yù)報(bào)大模型的業(yè)務(wù)應(yīng)用落地,中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所與北京航空氣象研究所依托地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置聯(lián)合研發(fā)構(gòu)建了一個(gè)可適配現(xiàn)有開源氣象大模型的應(yīng)用平臺(tái)。該平臺(tái)為基礎(chǔ)開源氣象預(yù)報(bào)大模型搭配了一系列能力增強(qiáng)模塊,通過“松耦合”插件架構(gòu)方式構(gòu)建。構(gòu)建該應(yīng)用平臺(tái)的目的是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有開源氣象預(yù)報(bào)大模型在業(yè)務(wù)應(yīng)用方面的不足,實(shí)現(xiàn):局地預(yù)報(bào)結(jié)果優(yōu)化——即通過融合局地站點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù),提升后續(xù)時(shí)次局地預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率;空間高分辨率預(yù)報(bào)——即應(yīng)用平臺(tái)能接受并輸出高空間分辨率的初始場(chǎng)與預(yù)報(bào)結(jié)果;預(yù)報(bào)間隔加密——即提高預(yù)報(bào)產(chǎn)品時(shí)間分辨率,將現(xiàn)有氣象預(yù)報(bào)大模型的預(yù)報(bào)時(shí)間間隔從1小時(shí)加密至15分鐘;多樣化產(chǎn)品生成——即通過AI后處理技術(shù)對(duì)預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化,從而生成更多樣化的氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品,例如更精確的降水預(yù)報(bào)及虛擬衛(wèi)星云圖,以此增強(qiáng)氣象預(yù)報(bào)大模型的精細(xì)化預(yù)報(bào)能力并提供氣象領(lǐng)域的AIGC(AI Generated Content)能力。
同時(shí),“演天”氣象預(yù)報(bào)大模型應(yīng)用系統(tǒng)提供了一個(gè)綜合應(yīng)用平臺(tái)軟件,通過簡(jiǎn)潔、可視化的方式在系統(tǒng)界面上進(jìn)行參數(shù)點(diǎn)擊選擇操作,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)“演天”氣象預(yù)報(bào)大模型基礎(chǔ)預(yù)報(bào)能力和擴(kuò)展能力的業(yè)務(wù)化調(diào)用,完成預(yù)報(bào)產(chǎn)品生成工作。該平臺(tái)的建成將有利于促進(jìn)基于AI的氣象預(yù)報(bào)大模型應(yīng)用落地及普及推廣。

圖1 “演天”氣象大模型應(yīng)用平臺(tái)
論文信息:Cheng Wencong, Xia Jiangjiang, Qu Chang, Wang Zhigang, Zeng Xinyi, Huang Fang, Li Tianye, 2024: YanTian: An Application Platform for AI Global Weather Forecasting Models, https://doi.org/10.48550/arXiv.2410.04539