人民气象事业创建80周年｜智绘风雨　惠泽五洲——AI赋能上海气象预报能力提升纪实

来源：【人民日报中央厨房-民生无小事工作室】

朱晔

当2025世界人工智能大会的聚光灯点亮城市多灾种早期预警智能体（MAZU-Urban）出海时刻，一场由人工智能（AI）代码驱动的气象革命从黄浦江畔奔涌向世界。

在上海，气象工作者将目光投向人工智能赋能气象预报的“新蓝海”，发起技术攻坚。在风云变幻的画卷上，不仅绘就了数智化赋能之路，更将一条浸润中国智慧的“气象丝路”，织入全球早期预警的版图。

破局：从“AI幻觉”到“预报智囊”

今年3月，随着上海市人工智能气象应用创新中心启动建设，上海市气象局人工智能团队开启AI技术与气象预报融合的“加速跑”。

在“AI+气象”跨界的技术博弈中，第一个挑战来自AI模型的“幻觉”。在一次测试中，模型在长江口“虚构”出强对流云团，而实况雷达图却显示晴空万里。“这是AI在自说自话，把历史数据中的极端案例无厘头地拼接在一起。”团队发现，生成式模型的随机噪声在小样本场景下被放大，导致虚警率攀升，这正是AI气象应用的“致命幻觉”。

为解决这一难题，气象工程师陈诗祺提出“确定式+概率式”级联方案：前者如经验丰富的预报员锁定中大尺度降水趋势，画出天气演变的“粗线条”；后者似精密显微镜捕捉小尺度极端波动。这套“双保险”机制有效抑制了模型的“随意发挥”。

更深层的突破来自对数据的底层洞察与技术重构。“神经网络天生擅长捕捉统计均值，但我们最关注的极端天气在它眼里只是‘噪声’。”计算机博士曹原在代码中嵌入“自适应权重机制”，让模型主动关注历史案例中的“异常点”——那些曾被视为“噪声”的极端天气，经此优化后成为训练的“黄金样本”。

依托技术创新，AI预报模型“双子星”——“雨师”“扶摇”得以突破瓶颈，在强对流预测精度与预报更新频次上实现双重升级。“雨师”模型的研发中，团队首次将三维连续性方程嵌入神经网络以模拟大气垂直运动，同时设计“物理约束层”，强制模型学习雷达回波立体结构，经百次迭代输出清晰的强对流落区预测。“扶摇”则聚焦多源数据融合，团队通过自回归建模搭建Nowcastformer架构，同步“翻译”雷达、卫星、数值预报等多源信息，将预报更新频次从逐1小时提升至逐10分钟级。

这些突破很快转化为实实在在的预报能力。在强对流预报方面，“扶摇”“雨师”实现观测资料驱动的端到端推理，推理时间仅5至10秒，支持10分钟级高频更新。2025年13次局地强对流过程中，强对流预通报平均提前4小时20分钟，暴雨预警准确率达89.7%，暴雨蓝色预警时间提前47.7分钟。

此外，台风预报领域也实现AI应用技术突破。基于物理模式与AI深度融合的混合模式在2024年台风季区域模式评比中摘得桂冠，路径预报性能国际领先；新一代纯数据驱动模型率先实现了公里级降尺度预报，在近期台风过程中，风雨等级预报准确率均超50%。

赋能：从“气象芯片”到“技术出海”

技术突破，正在重塑气象业务应用场景。在持续优化AI预报模型的同时，人工智能创新团队将语言模型深度融入业务场景，打造系列“AI+气象”智能体。

在预报一线，“AI预报智能体”依托思维链技术将复杂的预报逻辑转化为数字化推理链路，预报员通过自然语言即可调取AI预报模型等数十个系统，完成从环流分析到极端天气评估的全流程研判，同时借助微调语言模型，将天气广播稿制作时间压缩至10秒，输出质量接近5年预报员经验水准。

在产业深处，专业服务团队在与申能集团的合作中开创“气象智能芯片”模式，将传统气象数据产品升级为可嵌入式AI组件，标志着气象AI技术实现了从工具到核心组件的飞跃。“气象智能工具箱”直接嵌入集团能源保供AI智能体，为新能源功率预测、燃气负荷调度等关键业务提供智能支持。

随着技术的淬炼成熟，上海气象工作者的目光投向国际舞台。研发团队突破性构建基于语言模型的“MAZU-Urban”，围绕“全民早期预警”四大支柱，构建起全流程智能支撑体系。

在灾害风险知识与管理方面，团队融合国际标准、中国实践及目标国家或地区预警准则，建立AI知识数据库，支撑语言模型开展本地化风险评估；在监测预报方面，基于AI强大的多源数据融合与智能分析能力，MAZU-Urban集成了风云气象卫星、世界气象组织全球交换资料及多源AI气象预报模型，提高对复杂天气的识别与解析能力。

筑牢风险认知基础后，如何让AI提供精准的避险行动依据？在预警发布和传播环节，研发团队通过函数调用成功打通语言模型与实时监测、预报、预警数据之间的壁垒，实现从“思考”到“行动”的无缝衔接，同时AI智能搜索与多元整合技术精准捕捉城市面灾情信息，专业图表与灾情快报实时自动生成。

针对中国澳门、蒙古国等的实际需求，团队研发了分角色、分灾种的防灾减灾指南工作流提示词，引导语言模型进行深度推理，动态生成贴合本地实际的防御方案。在持续交互与校对中，“AI幻觉”被有效抑制，“通用AI”逐步转变为“专家顾问”。

针对全球应用场景的复杂性，MAZU-Urban创新采用“三端一体”架构：一体机端作为智慧中枢，承载完整的AI知识对与提示词工作流，服务专业部门精准决策；平板端聚焦港航等重点行业，通过AI模型提供定制化气象风险评估；手机端直达公众，借助AI模型智能问答并基于定位推送灾害提醒和避险指引。

如今，MAZU-Urban已在亚洲、非洲及大洋洲的35个国家和地区试用，广受好评。从技术破局到扬帆出海，这条“AI+气象”的探索之路清晰而坚定。它证明，当AI技术与专业知识深度耦合、与产业需求紧密结合、与全球发展同频共振，就能成为推动行业变革、服务人类共同福祉的强大引擎。在这场AI技术浪潮中，上海气象部门正以其前瞻布局和扎实实践，为人工智能在垂直领域深度应用提供精彩范本。

原文刊载于2025年第26期、12月22日出版的《民生周刊》杂志

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