科大研AI模型提前4小時預測強對流天氣黑色暴雨 準確率提升逾15%

撰文:賴卓盈
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香港科技大學今(28日)公布,其研究團隊成功研發一種AI人工智能模型,能夠提前4小時預警強對流天氣,包括黑色暴雨水平及突發性強降雨等。該模型利用衛星數據及深度擴散技術,可在48平方公里的空間尺度上將預報準確率提升超過15%。

團隊成員之一、科大土木及環境工程學系講座教授蘇慧指,系統的算法日後可適用於不同的衛星數據,未來能擴大覆蓋範圍,協助更多國家和地區應對日益嚴峻的氣候挑戰。團隊與天文台商議合作。

香港科技大學今公布一款人工智能模型,能夠提前4小時預警強對流天氣。科大土木及環境工程學系講座教授蘇慧(右)及博士後研究員代快(左)講解詳情。(陳葦慈攝)
2023年7月29日京津冀地區受颱風杜蘇芮影響下起連場暴雨,圖中顯示現有模型NowcastNet與PredRNN v2在4小時預報情況下無法提供準確的預測結果。而科大新研發模型展現更精準的臨近預報能力。(科大提供)

現時預測雷暴及暴雨準確時間通常僅能提前20分鐘至兩小時

研究團隊指出,現行天氣預報主要依靠數值模式模擬大氣狀態,運算成本高昂,並且易受大氣混沌性及觀測資料不足影響。對於快速發展且尺度細小的雷暴及暴雨,準確預報時間通常僅能提前20分鐘至兩小時。

利用中國風雲四號衛星紅外亮溫觀測資料進行模型訓練

科大研究團隊近日開發一套全新AI運算框架,利用中國風雲四號衛星於2018至2021年間取得的紅外亮溫觀測資料進行模型訓練,並結合氣象專業知識,以捕捉對流雲系的時空演變特徵,其後再以2022至2023年春夏季樣本對模型表現進行驗證。

每日每15分更新一次預報

科大指,該模型為全球首個可提前4小時預報雷暴發展的模型。此外,在48平方公里分辨率下,其預報準確度較現行模型提升逾15%。模型每約每15分鐘就會更新一次預報,覆蓋範圍面積達約2,000萬平方公里,包括中國、韓國、東南亞等地區。

研究團隊成員之一,科大土木及環境工程學系講座教授蘇慧指,系統的算法日後可適用於不同的衛星數據,未來能擴大覆蓋範圍,協助更多國家和地區應對日益嚴峻的氣候挑戰。