摆脱对国外系统和产品依赖的气象面向对象的时空多尺度系统MOTOR-DA引发业界关注；首个进入业务应用的区域级人工智能预报大模型“智霁”1.0华丽亮相；高效支撑智慧城市、数字政府建设的智慧气象服务中台深度阐释全新气象服务的理念……5月15日——17日，中国气象现代化建设科技博览会（简称CMHE2024）在深圳国际会展中心（宝安馆）举行，这是2024全国气象科技活动周重点示范活动，也是目前国内气象领域全产业链最大最全的交流、展示、发布和交易的平台。在本次展会的优秀气象科技成果展位上，深圳市气象局展出的三大科技项目备受瞩目，而这也是深圳市气象局向与会嘉宾解密气象科技助力城市安全、添彩美好生活、赋能产业发展的又一次生动阐述。
图：博览会现场
MOTOR-DA：气象预报“芯片”之路突围
在气象领域，数值天气预报有气象预报“芯片”之称，通过资料同化获取相对精确的天气状况后进行准确推算，这个推算方法被称为数值预报模式。从早期以国外引进为主，到自主研发掌握核心科技，再到发展以地球系统模式为目标的下一代模式，我国数值预报业务已风雨兼程40年。
由国省市联合举办的粤港澳大湾区气象监测预警预报中心（深圳市气象创新研究院）作为新型研发机构，在中国气象局数值预报统筹研发工作机制下，将“研发自主知识产权的先进同化分析系统”这一数值预报不可或缺的关键技术作为核心发展目标
由预警中心首席科学家谢元富牵头带领团队进行技术攻关，历经三年努力，自主研发了国内首个面向对象的气象资料同化系统“时空多尺度同化分析系统（MOTOR-DA）”。该系统采用拔插式模块方法，利用时空多尺度方法进行分析同化，使迭代收敛更快、计算效率更高、便于扩展移植；采用尺度依赖稀释化、拉普拉斯算子替代背景误差协方差等算法，显著地提高了同化效果。
目前，MOTOR-DA获准在广东省气象局实时业务系统中运行，经第三方检验，MOTOR-DA驱动的中国气象局广东快速更新同化数值预报系统（CMA-GD），与使用目前全球领先的欧洲中期天气预报中心（ECMWF）初始场驱动的预报效果总体相当，在台风“泰利”“苏拉”“海葵”“杜苏芮”预报中发挥重要作用。今年4月，MOTOR-DA大区域升级版本正式投入使用，供全省气象部门使用。新版本扩大了预报区域范围，并将预报时效提高至96小时。
MOTOR-DA的研发成功，也为气象为赋能其他领域发展提供了技术基础，来自清华大学深圳国际研究生院信息工程领域专家Ercan Engin Kuruoglu教授表示，MOTOR-DA的同化分析场可能为其研究的人工智能驱动的小尺度对流系统提供更为精确的初始场，从而在小尺度对流模拟的过程中发挥重要作用。
图：MOTOR-DA时空多尺度同化分析系统
智霁1.0：气象+人工智能创新尝试
MOTOR-DA解决了数值模式初始场问题，使用的是传统物理驱动方法。而智霁1.0则是采用人工智能技术的预报新途径，在人工智能备受瞩目背景下，博览会上亮相的智霁1.0受到业内同行重点关注。
人工智能区域预报模型“智霁”1.0是深圳市气象局联合华为云研发的首个进入业务应用的区域级人工智能预报大模型。该模型融合了区域高质量气象数据集，预报精度从25km提升至3km，增加了降雨预报，实现了三方面技术创新：一是对多源和多尺度数据的融合性处理，丰富了模型输入信息；二是联合创新了全球模型与区域模型的融合架构，可以更好地处理区域边界；三是利用3DEST神经网络自监督学习特征，将全量数据集合预训练。该模型对低温、湿度、风力等要素预报，以及降雨落区等方面展现了一定的参考价值。
项目负责人介绍，自从今年3.23世界气象日发布之后，该产品目前仍在不断优化完善之中，深圳市气象局将继续携手华为云，在汛期阶段进行完整的验证和评估，加强对模型的训练，改进算法，持续调优，为气象预报员提供有价值的帮助和参考。
图：人工智能区域预报模型“智霁”1.0
智慧气象服务中台：助力搭建众创共享平台
与前两项技术致力提升预报水平不同，智慧气象服务中台则是深圳市气象局基于无限需求和有限供给之间的矛盾在气象服务中一项技术创新。
为满足智慧城市服务需要，服务中台将深圳市各后台服务产品串联，形成闭环管理并通过不间断轮询产品提高服务中台的稳定性和多元性。为政府单位、各行业、各区域提供统一的气象公共服务平台，以多种形式统筹供给高效的气象服务产品，大大降低了使用专业气象产品的技术门槛，提升“+气象”精细化融服务能力。
目前，智慧气象服务中台已开发图层式、插件式、文字式、网页式、文件式、数据式六大类共计288个产品接口，为市委应急指挥中心、市政府管理服务指挥中心、市应急管理局、市政数局等77家单位提供服务，截至目前，2023年全年提供调用服务38.19亿次，2022年全年提供调用服务26.96亿次，自2021年至今累积提供总调用服务83.13亿次。
图：智慧气象服务中台的界面
下一步，深圳市气象局将以服务中台为基础设立众创共享平台，使更多社会企业可利用气象部门提供的气象共享基数据进行商业气象服务，满足社会不同层次对气象服务的个性化需求。
根据《深圳市人民政府关于发展壮大战略性新兴产业集群和培育发展未来产业的意见》提出的20个战略性新兴产业和8个未来产业，气象科技可以为其中至少14个产业集群提供有效支撑。为各行业精细化运营保驾护航，实现对新能源、低空经济、智能驾驶等多个未来千亿级产业集群的精准赋能将是深圳市气象局始终不变的初心。（文：易红梅 徐文文）
