現代氣象科技演進:AI預測精確,全球應對極端氣候挑戰

近年來,隨著全球科技的快速發展,氣象預測技術取得了巨大的突破,為我們更好地應對極端天氣和氣候變化提供了有力支持。在這個不斷變化的領域中,科技的創新一直是引領未來的動力。

  1. 英國氣象局

英國氣象局(Met Office)去年最大的技術發展是改進數位天氣地圖和相關資訊。它已能提供即時天氣變化,並顯示未來五天的預報。為了更貼近使用者需求,推出了針對海灘和山區的專屬預報。與皇家全國救生艇協會(the Royal National Lifeboat Institution,RNLI)合作,提供更安全的海灘預報。今年8月與蘇格蘭航空公司Loganair合作,以提高極端天氣預報和定位局部雷暴和霧的精確性。

  1. Google DeepMind的AI模型GraphCast

Google DeepMind的AI模型GraphCast顛覆傳統氣象預測,能提前10天更準確地預測極端天氣。在超過1300個測試區域中,GraphCast在90%以上的領域中超越了歐洲中程氣象預報中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)的模型,特別在地球對流層的預測中超過99%的天氣變數。GraphCast基於四十年歷史資料使用圖像神經網路(graph neural network,GNN)預測地球表面超過一百萬個網格點的溫度、風速、風向、平均海平面壓力和濕度等天氣變數,為氣象學家提供更早、更準確的警告,但在降水等某些方面,仍然落後於傳統氣象預測模型。

  1. NVIDIA的GPU

面對極端氣候的威脅,全球天氣模擬中心紛紛採用高效能運算(High-Performance Computing,HPC)基礎架構。NVIDIA的GPU在全球多個天氣模型中發揮重要作用,提升效能達24倍,同時提高能源效率,降低成本和空間需求。人工智慧模型FourCastNet採用Transformer模型,將人工智慧和物理學結合,速度比傳統模型快大約4.5萬倍。這種結合為天氣預測提供了更快速、更準確的解決方案。以ICON氣候研究工具為例,NVIDIA的GPU與更簡單的代碼使其能在相同時間內運行更長時間的模擬,使科學家能夠研究未來300年的氣候效應。

雖然氣象科技不斷演進,使得預報更加準確且可靠,但在應對極端天氣方面仍然面臨挑戰。由於極端天氣發生頻率低,預測相對困難,初創公司在此領域缺乏資金支持。主要是因為矽谷沒有多變的天氣,這意味著大多數風險投資家不會考慮投資它。

總的來說,現代氣象科技正在不斷演進,從傳統的預測方法到AI模型的應用,再到高效能運算系統的採用,都為我們提供了更強大、更準確的工具,以更好地應對全球面臨的極端氣候挑戰。在這個不斷變化的氣象領域中,科技的創新將持續引領未來的發展。

本文內容純屬筆者個人意見,並不代表TWNIC立場

相關連結:

Suzanne Bearne (2023). How weather apps are trying to be more accurate. BBC News. 檢自:https://www.bbc.com/news/business-67541931 (Dec. 10, 2023)

Melissa Heikkiläarchive (2023). Google DeepMind’s weather AI can forecast extreme weather faster and more accurately. MIT Technology Review. 檢自:https://www.technologyreview.com/2023/11/14/1083366 (Nov. 14, 2023)

HARRY PETTY (2023). 天氣變化:人工智慧、加速運算帶來更快速、更有效的預測. NVIDIA台灣官方部落格. 檢自:

https://blogs.nvidia.com.tw/2023/07/05/ai-efficient-weather-predictions/ (Jul. 5, 2023)

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