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谷歌DeepMind让AI提前一天看见超级风暴:WeatherNext融合全球气象数据,实现领先级强度预测

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飓风、台风等热带气旋,是地球上最复杂、最危险的天气系统之一。

对于气象学家而言,预测一场风暴会往哪里移动,已经取得了巨大进步;但判断它会不会突然增强,甚至从普通热带风暴迅速升级为灾难级飓风,仍然是长期以来最困难的问题之一。

近年来,人工智能正在进入天气预测领域。现在,Google DeepMind 推出的新一代 WeatherNext 模型,正在改变这一局面。

研究团队发现,AI 不仅能够预测气旋会往哪里移动,还能够提前判断它是否会快速增强,并为未来可能的发展路径提供概率预测。WeatherNext 在测试中平均比传统方法提供约一天的有效预报提前量——也就是说,过去需要提前两天才能达到的预测准确度,AI 如今能够提前三天达到。

相关信息以「Operational Tropical Cyclone Forecasting with AI」为题,于 2026 年 8 月 6 日发布于《Nature》。



论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-026-10953-2

让 AI 学习 45 年的地球天气规律

研究团队认为,气旋的发展无法脱离整个地球大气系统理解。因此,模型同时学习两类信息:一类是全球天气分析数据,用于理解大尺度的大气环境;另一类是专门整理的历史热带气旋数据库,用于学习风暴形成、增强和演化过程。

这种训练方式让 AI 获得了一种类似「气象背景知识」的能力。

WeatherNext 通过长期全球天气数据训练,使模型能够理解不同大气状态之间的关系,并预测未来可能发生的变化。通过改善全球气象及气旋的预报,WeatherNext 仅凭单一的人工智能模型,就能够以最先进的精度预测热带气旋的路径、强度和风向结构。



图 1:WeatherNext Cyclones 迭代预测全球天气模式和细尺度气旋路径,最早可提前15天。

该模型基于两种不同的数据模式共同训练:全球天气动态和专家策划的历史气旋观测数据。通过端到端训练近 20TB 的全球大气数据和涵盖近 5000 场历史风暴的历史 IBTrACS 数据库,模型学习复杂的大气模式以及如何模拟极端天气。

传统天气预报通常给出一个最可能的发展结果,但真实的大气系统充满不确定性。一个微小变化可能导致风暴未来轨迹完全不同。

因此,WeatherNext Cyclones(WN-C) 会生成大量可能的发展情景,让预测结果从单一路线预测变成多种可能性同时预测。论文显示,该模型能够生成覆盖未来 15 天的全球天气和气旋情景,并支持最高 1000 成员规模的 ensemble 预测。



图 2:WeatherNext Cyclones 在 2023-2024 年历史气旋上与其他顶级气象模型的评估基准对比。

比传统模型提前一天

技术创新最终需要回到一个问题:

WeatherNext Cyclones 真的比现有气象系统更好吗?

为回答这一问题,研究团队使用 2023 年至 2025 年的热带气旋数据,对 WN-C 进行了系统评估,并与当前领先的业务气象模型进行比较。测试指标覆盖三个关键方面:

  • 风暴路径(track);
  • 风暴强度(intensity);
  • 风暴结构,包括最大风圈半径等参数。

结果显示,WeatherNext Cyclones 在多个指标上都达到了当前最先进水平。5 天预报平均路径误差仅 230km,较 ECMWF ENS 降低 140km;达到相同预报精度的时效比 ENS 提前约 30 小时,相当于过去十年全球数值模式路径预报的总进步量。



图 3:ECMWF-ENS 轨道预报(a)和 HWRF 强度预报(b)多年来的 3 天准确性。

论文指出,WN-C 的强度预测能力甚至超过了专门用于飓风预测的高分辨率区域模型HAFS,这是此前全球AI天气模型尚未达到的能力。

预测强度未必需要更高分辨率

WeatherNext Cyclones 最令人意外的发现,来自一个长期存在的气象认知。

过去,人们普遍认为,要准确预测台风强度,就必须依靠极高分辨率模型,因为风暴核心区域包含大量细节结构。

但论文结果显示,WN-C 只需分辨率为 28x28 公里的数据,比传统模型粗 100 倍。该型号的小型版本WeatherNext 2-mini,分辨率较为粗糙,为 111x111 公里,性能也表现出色。

真实风暴预警

研究团队表示,WN-C 自 2025 年 6 月开始实时运行,并向美国国家飓风中心以及其他世界气象组织(WMO)相关预报中心提供预测信息。其预测结果已经被业务预报人员快速采用。

当然,研究团队也强调,热带气旋预测依然是极具挑战性的科学问题。大气系统具有高度混沌性,未来仍需要进一步提升模型能力,例如预测气旋带来的降水、风暴潮以及更加精细的局地风险。

DeppMind 团队已将该模型开源,希望能将先进的机器学习与人类预报员不可或缺的实际经验相结合,创建一个协作的天气预报生态系统,能够拯救生命,帮助社区适应气候变化。

相关报道:https://deepmind.google/blog/weathernext-ai-model-achieves-breakthrough-in-forecasting-cyclones/

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