谷歌天气模型登上《自然》封面:分辨率更粗,台风强度反而报得更准

台风是气象预报里最难的一道题。

路径飘忽,强度变化又快。报早了没人用,报晚了更没人用。眼下主流的办法是跑数值天气预报,靠超级计算机硬算物理方程。算得准,但很贵,也很慢。

最近谷歌联合多家气象机构,放出一个专门盯热带气旋的模型。名字叫 WeatherNext Cyclones,简称 WN-C。相关论文登上了最新一期《自然》杂志封面。

谷歌 WeatherNext Cyclones 论文登上《自然》封面

先给结论。这套模型能给出台风未来 15 天的路径和强度,而且是多种可能情景。

突破点:分辨率更粗,强度反而报得更准

AI 天气模型这几年进步很快。但一直有个短板。

它们的输入分辨率大多在 25 公里上下,数据本身是 0.25 度网格。强度信号被抹平了一部分。路径报得不错,强度却总偏弱。这个问题业内早知道,只是没好的解法。

这次团队换了条路。他们先用一个确定性映射,把表格形式的台风轨迹数据,转成 0.25 度网格上的张量。模型在网格上学习,学完再让追踪算法把结果映射回轨迹空间。

好处很直接。台风存不存在,在哪儿,有哪些物理属性,全由同一套学到的表示来管。不用几个模块各管一段。

气旋轨迹数据与网格张量的相互映射

效果摆在数字上。WN-C 的路径预报,比最好的全球模型多出一天以上的预报时效。强度预报则超过了 HAFS 这类专用区域模型。这是全球 AI 系统以前做不到的事。

WN-C 与全球模型、区域模型的性能对比

更值得看的是输入。它的分辨率比全球模型还粗,比区域模型的细网格粗好几个数量级。

也就是说,高分辨率不是报准强度的必要条件。大尺度大气数据里的强度信号,比过去认为的要多。这对整个领域既是挑战,也是机会。

与其把网格画得更细,不如先把数据里已有的信号吃透。

不同分辨率输入下的预测效果

实测:和两个老牌对手比过

团队把这套模型和 ENS、GenCast 放在一起比。前者是这项任务里全球领先的业务化系统,后者是顶尖的全球天气 AI 模型。

WN-C 与 ENS、GenCast 的误差与时效对比

比下来,它在预报误差和预报时效上都更优。

它还顺手解决了一个老问题。那就是不确定性。

它的集合预报能给出校准良好的概率分布。不同情景下台风会往哪走,置信度有多高,都看得见。做风险评估的人最需要这个。

另一组数字来自经济价值。研究人员算了 2023 到 2024 年全球范围的风速概率预报。在不同成本损失比下,相对经济价值都有明显提升。

相对经济价值随预报提前期的变化

集合规模也有讲究。从 50 个样本加到 1000 个,经济价值还会再涨。预测提前期拉到 7 天时,这个差距最明显。

2025 年 6 月起,WN-C 已经投入实时运行。它的预报被美国国家飓风中心等多家气象预报机构采用。

对普通人来说,这意味着台风预警可能来得更早一点,也更准一点。这类 AI 工具 的价值,往往就藏在这种看不见的地方。它们平时很少出现在大众视野里,也很少上 AI 工具排行榜。至于国内什么时候能用上这类模型,还得看后续落地。