台风沙德尔【谷歌FNV3模式五天内的预报准度有下降】图1-6为8月23日以来,谷歌FNV3模式在预报台风沙德尔时的袭击概率预报,可见两天前,集合平均还基本指向福建中部,两天后集合平均已北抬至浙江南部,且台州附近的概率也在加大。
在FNV3模式正式上线并业务化运行两年以来,在台风的预报上可以说是非常不错,去年在路径预报上总体是优于传统集合,尤其是当它的集合收束并进入120小时内时,基本是FNV3的斩杀线,准度很高。
但最近3个月左右的台风预报,感觉FNV3模式的预报准确性和稳定性较去年是有所下降,哪怕是集合收束后,依然会有不少调整,就像这次的台风沙德尔一样,距离台风登陆我国已不足3天,但预报依然未稳定下来,还在波动调整,不稳定。
我去查了一下相关的资料,发现FNV3近几个月不稳定的表现可能和ECMWF在今年5月份的一次升级有关。今年5月,EC升级了初始场Cycle 50r1,升级的目的是为了提升预报精度。它引入了更精细的海洋模型、新的同化算法,按理说应该让初始场更接近真实大气。
这些主流AI模型在平时训练时,模型见过的初始场都来自旧EC系统(如Cycle 48r1),这些初始场有自己的统计特征,比如某层的温度偏差、湿度梯度分布等。
AI模型本质上是一个超级函数拟合器。它在训练时看了成千上万组旧初始场 旧预报结果的配对,学会了从旧初始场到旧预报结果的映射关系。AI学的是旧数据的统计规律,而不是传统数值求解方程组的物理规律。
所以当这个训练的初始场数据升级后,AI再去训练时就像是换了一张新地图,很多时候处于懵逼状态,只能按照旧的方法继续推测输出。而台风的生成、发展和路径依赖于大尺度环境场的精确刻画。初始场中任何一个层面的微小偏差,都可能被放大成路径上的巨大漂移。
我们的AI模型缺乏物理一致性,传统模式的初始场如果变了,模式内部的能量守恒、质量守恒等物理约束会自动修正。AI模型没有这些约束,它只是看到输入变了,然后按照训练时学到的统计关联去输出,而这种关联在新初始场下可能完全不成立。
所以,我们在看/分析台风的路径时,不能只看某一家模式的预报,AI模型和传统模式都要结合起来看,多模式对比分析。当然,这种问题看看之后的升级中能否引入一些物理方程的约束,在预报有偏差时好歹能纠正一下误差,或者是融合传统模式的预报,互相学习,取长补短。台风





