AI模型準確進行天氣預測與氣候模擬

《自然》23日報道了一種人工智能（AI）模型。該模型名為“NeuralGCM”，結合了流體動力學與神經網絡，能進行準確的天氣預測和氣候模擬。模型超越了部分現有模型，與傳統模型相比，有望節省大量算力。

“NeuralGCM”模型結構。其結合了傳統的流體動力學求解器和用于小尺度物理的神經網絡。圖片來源：谷歌/《自然》

一般環流模型（GCMs）能表示大氣、海洋和陸地的物理過程，是天氣和氣候預測的基礎。而減少長期預報的不確定性以及估算極端天氣事件，則是氣候預測的關鍵。機器學習模型一直被認為是天氣預測的一種替代手段，它們在節省算力成本方面具有優勢，但在長期預報方面的表現常常不如一般環流模型。

鑒于此，美國谷歌研究院團隊設計了“NeuralGCM”，這個模型結合了機器學習和物理方法，能進行中短期天氣預報以及幾十年的氣候模擬。該模型對1—15天預報的準確率能媲美歐洲中期天氣預報中心（ECMWF，最好的傳統物理天氣模型之一）的預測結果。對于最多提前10天的預報，“NeuralGCM”的準確率與現有機器學習技術不相上下，有時甚至更好。

“NeuralGCM”的氣候模擬準確率與最好的機器學習和物理方法相當。當團隊在“NeuralGCM”的40年氣候預測中加入海平面溫度后，他們發現，模型給出的結果與從ECMWF數據中發現的全球變暖趨勢一致。新模型在預測龍卷風及其軌跡方面也超過了已有的氣候模型。

團隊總結道，這些結果共同表明，機器學習是提升一般環流模型的一個可行手段。