我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)近日成功研發(fā)出全球首個(gè)氣溶膠-氣象耦合預(yù)報(bào)人工智能模型，該模型已進(jìn)入試運(yùn)行階段，將顯著提升西北地區(qū)沙塵天氣的預(yù)報(bào)能力。這一創(chuàng)新成果通過(guò)將大氣氣溶膠與氣象要素深度融合，實(shí)現(xiàn)了沙塵預(yù)報(bào)精度與時(shí)效的雙重突破。

沙塵天氣預(yù)報(bào)長(zhǎng)期面臨復(fù)雜挑戰(zhàn)，其形成與演變受風(fēng)力、濕度、氣壓等多重氣象因素共同作用，同時(shí)沙塵顆粒本身的物理特性也處于動(dòng)態(tài)變化中。傳統(tǒng)預(yù)報(bào)模式往往難以精準(zhǔn)捕捉這些耦合效應(yīng)，導(dǎo)致局地沙塵過(guò)程的預(yù)測(cè)存在較大誤差。新模型通過(guò)人工智能技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了氣溶膠與氣象要素的雙向交互分析。

該模型的核心創(chuàng)新在于構(gòu)建了氣溶膠-氣象耦合系統(tǒng)。科研人員將懸浮在大氣中的沙塵、PM2.5等顆粒物與溫度、風(fēng)速、降水等氣象參數(shù)視為整體，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)算法解析它們之間的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)。例如，模型能同時(shí)模擬風(fēng)力對(duì)沙塵起揚(yáng)強(qiáng)度的影響，以及沙塵濃度變化對(duì)地面溫度的反作用機(jī)制，這種雙向模擬大幅提升了預(yù)報(bào)系統(tǒng)的物理合理性。

在運(yùn)算效率方面，該模型展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)。僅需不到60秒即可完成全球范圍未來(lái)5天的環(huán)境氣象預(yù)報(bào)，輸出包含54項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)的高精度數(shù)據(jù)。更關(guān)鍵的是，其沙塵預(yù)報(bào)產(chǎn)品的空間分辨率達(dá)到5公里級(jí)別，每日更新兩次，能夠清晰呈現(xiàn)局地沙塵的生成、移動(dòng)和消散過(guò)程。這對(duì)西北地區(qū)頻繁發(fā)生的短時(shí)強(qiáng)沙塵天氣預(yù)警具有重要意義。

實(shí)際應(yīng)用測(cè)試顯示，模型不僅能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)沙塵暴的路徑和強(qiáng)度，還可提供硫酸鹽、黑炭等多類氣溶膠的光學(xué)厚度與質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)。這些多維數(shù)據(jù)為空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、航空交通管制等領(lǐng)域提供了重要參考。特別是在春季沙塵高發(fā)期，模型的高時(shí)效性預(yù)報(bào)可為相關(guān)部門爭(zhēng)取寶貴的應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間。

氣象專家指出，氣溶膠與氣象條件的相互作用是一個(gè)復(fù)雜的非線性過(guò)程。沙塵顆粒通過(guò)吸收和散射太陽(yáng)輻射改變大氣能量平衡，進(jìn)而影響云層形成和降水模式；而氣象條件的變化又會(huì)反過(guò)來(lái)調(diào)控氣溶膠的垂直分布和水平傳輸。新模型通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了這種復(fù)雜關(guān)系的定量模擬，標(biāo)志著我國(guó)在環(huán)境氣象預(yù)報(bào)領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。