用AI预报“强台风”？深圳科研成果在国家气象中心落地应用

热带气旋（台风）是威胁我国乃至全球沿海地区的主要自然灾害之一。气象领域有一个特定概念叫“台风快速增强”，指的是台风强度在24小时内增加超过15米/秒，或者12小时内增加超过10米/秒。这类过程突发性强、破坏力惊人，2014年的“威马逊”、2017年的“天鸽”、2024年的“摩羯”，都是在登陆前经历了快速增强，给沿海地区带来了惨痛的人员伤亡和经济损失。 台风强度突变预报，是全球气象领域公认的技术难题，甚至入选了2025年度中国科协十大前沿科学问题。长期以来，我国在这块领域一直缺少稳定有效的客观预报方法和产品支撑，预报员们面临不小的压力。 好消息是，最近有了实质性突破。中国科学院深圳先进技术研究院数字所李晴岚研究员团队自主研发的“机器学习台风快速增强集成预报模型”，已经在国家气象中心和香港天文台完成业务部署与实测应用。这是国内首个实现落地应用的24小时台风快速增强预报模型，12小时快速增强预报产品也同步上线。这意味着，我国在台风强度突变预报领域迈出了关键一步，自主AI台风快速增强预报技术正式进入国家级气象业务体系。 “台风快速增强是业务预报的一大难点，过去一直缺乏有效的预报支撑技术。李晴岚团队这么多年研发出来的这套24小时快速增强预报技术，已经在国家级业务平台落地，未来会为台风强度预报提供非常重要的参考。”国家气象中心正高级工程师吕心艳博士给出了这样的评价。
李晴岚研究员。 那这套技术到底牛在哪儿？得从核心难题说起。 台风快速增强发生概率小，但一旦出现，突发性极强，很容易让人措手不及、防范落后。这也是台风强度预报中最让人头疼的环节。近些年，人工智能和机器学习凭借高效处理海量数据、挖掘复杂非线性关联的能力，成了突破热带气旋预报瓶颈的核心新技术。 李晴岚团队基于十多年的研究积累，自主开发了基于梯度提升树的台风强度预报模型，以及集成机器学习的台风快速增强预报模型，率先实现了24小时快速增强预报模型进入我国气象预报体系。 这项研究的最大创新，在于首次提出了“海陆比”和“对称比”这两个量化指标，把内核对称度与快速增强之间的物理关联给揭示了出来。简单说，台风在发生快速增强之前，其内核区域往往会形成一个非常对称的环状结构。台风内核越对称，越有可能发生快速增强。 在此基础上，团队融合了四类机器学习算法，构建了一个集成预报模型。只要超过半数的子模型预测会出现快速增强，系统就会输出相应的预报结论。这种方法有效提升了预报的准确率。 为了验证效果，团队针对2016到2020年北大西洋发生的所有24小时热带气旋快速增强过程进行了模拟回报，并与美国国家飓风中心当时最好的预报系统做了对比。结果很明显：集成预报模型的命中率更高，误报率更低，展现出了优异的预报性能和业务适用性。
李晴岚团队。 这项技术突破并非一日之功。李晴岚从2011年加入深圳先进院以来，就一直聚焦台风风雨模拟和预报、强度预报、数值模式释用、气候变化这些方向。为了更贴近实际业务、找准一线预报的痛点，她曾经长期驻点在深圳市气象局，深度对接业务需求，推动科研与应用融合。 “前几年，我们主要解决的是台风影响下深圳本地的风力和降雨预报问题。但做着做着就意识到，要想把区域风雨预报得更准，关键在于先把台风强度预报做好——强度才是决定风雨大小的核心因素。”李晴岚说。团队从2013年就开始系统研究台风强度预报，并逐步把重心转向了难度更高的快速增强预报方向。 十多年来，研究团队一步步从最初的台风风雨预报，到创新性地提出“海陆比”“对称比”等关键量化指标，再到融合机器学习技术构建新一代预报模型，完成了多阶段的技术迭代。围绕统计动力方法、人工智能模型研发、业务系统部署与运维，团队持续攻关，也培养了一批扎根台风预报技术研发与转化应用的青年科研力量。 “这个成果是团队长期积累、持续攻关、不断迭代的系统性成果。”李晴岚总结道。 到目前为止，团队已经在多个国际权威气象期刊上发表了60多篇论文，获得16项专利授权。相关成果先后在国家气象中心、香港天文台、深圳市气象局等业务平台落地。未来，团队会继续优化AI预报方法和技术核心，进一步提升台风强度预报的精准度，为我国防台减灾和气象业务能力建设提供更坚实的技术支撑。