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沙尘天气频发
”
清晨拉开窗帘，天气预报明明是“晴”，天空却蒙上一层灰。走上街头，一阵风卷起尘土，不仅迷了眼，连嗓子也发干。很多时候，决定一天“呼吸体验”的，是大气中那些看不见、摸不着的微小颗粒——气溶胶，气溶胶来源复杂、变化迅速，长期成为环境预报中的难题。
除尘新机遇
近日，中国气象科学研究院专家团队牵头，联合国内外多家科研机构，在国际顶级期刊 《Nature》 上发布了全球首个气溶胶-气象耦合人工智能预报模型——AI-GAMFS。该模型仅需39秒，即可完成未来5天、时段精细至3小时的全球业务化预报，在沙尘、黑碳、硫酸盐等关键组分的预报精度上优于欧美主流物理模型。
什么是气溶胶 ？
从化学的视角看，气溶胶并不是一种物质，它是液态或固态微粒均匀分散在气体中形成的稳定胶体分散体系，其粒子尺度通常在0.001至100微米之间。
气溶胶种类繁多，包括沙尘，黑炭，海盐等等，与我们的人体健康、气候变化、生态系统息息相关：
l 细颗粒物深入肺部，影响呼吸系统；
l 沙尘能遮蔽阳光、改变区域温度；
l 黑碳沉降到冰川，会加速冰雪融化。
AI-GAMFS的功用
作为预报模型，AI-GAMFS不仅能预报“有没有尘”，还能分辨“是什么尘”。也正是这种对成分的精确预测，让它拥有了传统模型难以企及的能力。例如，当沙尘暴席卷而来时，它可以提前72小时锁定路径；当雾霾笼罩城市时，它可以拆解其中硫酸盐、黑碳、有机碳各自的作用占比；而当黑碳沉降到青藏高原时，它还可以回溯污染源头，为跨境气候影响的归因研究提供关键证据…
更令人惊喜的是，模型甚至能通过海盐浓度分布的变化，在一定程度上“追踪”台风路径。团队的成员桂柯说：“虽然没有通过低压中心定位台风眼那么准，但能看到大模型确实学到了一些海气相互作用的物理逻辑，这很超出想象。”
目前，AI-GAMFS已接入中央气象台及陕西、宁夏、内蒙古等10余个省级气象部门业务运行，并通过“妈祖”云平台面向全球提供服务。团队的下一个目标是攻克大雾和强沙尘天气下的能见度预报难题。“对于光伏发电、电力调度等行业，如果能提前半个月预知沙尘来袭，就能更精准地进行能源调度，大幅节约成本。”桂柯展望道。
研发的插曲
在论文投稿的过程中，其实发生了一件让团队至今记忆犹新的事。论文中就写道，AI-GAMFS仅需39秒就能完成全球5天预报。这个数字快得“离谱”，以至于一位审稿人读到时，第一反应是怀疑。但他没有在意见栏里写下质疑，而是做了一件出人意料的事——下载了全部数据和模型代码，并在自己的服务器上从头跑了一遍。
“他跑下来是40秒，”桂柯笑着说，“和我们说的基本一致。模型运行非常顺畅，他确认我们没有夸大，随即给出了审稿通过的意见。”
这个故事在团队内部被反复提起。其中，车慧正就说：“以前从没想过能发《自然》。但当你把基础打牢，把数据做好，把问题想透，机会来了，就能抓住它。”而审稿人的那一次亲自验证，像是对这句话最意外的注脚——在科学的竞技场上，最有力的辩解不是文字，而是可验证的成果事实。
END
从42年的观测积累，到39秒的全球预报——AI-GAMFS的诞生，不仅是中国气象科技的一次跨越，更是全球气溶胶污染预警能力的一次跃升。下次当沙尘来袭、雾霾笼罩时，我们或许能更早地知道：风从哪里来，尘往何处去。
文案 | 李纪宽
排版 | 王佳祺
审核 | 齐家昕