AI如何彻底改变天气预报以拯救生命

自二战后以来，现代超级计算机取得了长足的进步，当时像Maniac这样的机器被用于天气建模和核爆炸模拟。如今，最快的超级计算机拥有惊人的计算能力，其很大一部分能力用于天气预报和国防应用。使用超级计算机进行数值天气预报（NWP）已被证明非常有益，研究估计其年度收益为1620亿美元。然而，集成机器学习和人工智能（AI）预计将进一步提高天气预报的准确性，使其更准确并惠及更广泛的受众。

数值天气预报（NWP）的成功

数值天气预报（NWP）已成为现代生活不可或缺的一部分，惠及农业、国防和日常决策等领域。多年来，天气预报的准确性显著提高，使人们能够做出更明智的选择，例如根据预报员的建议决定是否带伞。

AI在改善天气预报中的作用

机器学习和其他形式AI的集成将彻底改变天气预报。AI系统可以基于过去的天气数据进行训练，提供与或超越传统NWP方法生成的预报，而不仅仅依赖超级计算机基于当前条件和物理定律进行的高分辨率计算。AI的潜力不仅限于匹配现有预报；它可以揭示以前未探索的天气行为方面，扩大天气预报的范围。

此外，AI的成本效益将吸引新进入者进入天气预报行业，导致针对特定客户需求的创新产品，并探索新市场。

最大化AI潜力的三个关键步骤

为了充分利用AI在天气预报中的潜力，需要采取三个基本步骤：

平衡竞争与基础设施

虽然健康的竞争对于进步至关重要，但不能破坏天气预报的基本基础设施。政府组织在NWP中占据主导地位，并投入大量精力将全球天气观测数据整合到其模型使用的统一表示中。这些成本可以通过在利基市场销售高价值预报来抵消。为了确保AI能够利用这些有价值的数据进行训练，而不负面影响现有预报员，必须建立一种共存模式，允许新进入者访问数据，同时不破坏现有系统。

AI与气候变化建模

AI在应对气候变化方面也能发挥关键作用。目前，由于计算限制，以用于天气预报的分辨率运行气候模型是不可行的。然而，为AI系统设计的新兴硬件可能提供潜在的解决方案，从而实现更高分辨率的气候模型。此外，AI可用于识别气候预测中的模式，使其对非专家更具信息量和可访问性。

灾害准备的早期预警系统

早期预警系统在灾害准备中被证明是拯救生命的。通过提供潜在破坏性天气事件的24小时通知，可以显著减少损失。对发展中国家的早期预警系统以及AI和手机技术的投资可以防止每年数十亿美元损失。世界气象组织已将实现2027年“全民早期预警”作为优先事项，确保灾害警报送达需要的人手中。

将AI集成到天气预报中为彻底改变该领域和拯救生命提供了独特的机会。通过平衡竞争与基础设施、利用AI进行气候变化建模以及投资早期预警系统，潜在的好处是巨大的。虽然不需要重大的突破，但专注的努力和决心可以显著推进天气预报和灾害准备，对数百万人的生活和生计产生积极影响。