FuXi-Extreme:改进极端天气预报的伏羲气象大模型

教育   2024-03-31 11:03   上海  

    中期天气预报大模型由于网络结构的设计,对极端值的预报会有比较大的问题。针对极端值的预报,复旦大学人工智能创新与产业研究院伏羲气象大模型团队提出了FuXi-Extreme模型,明显提升了在极端降水和10m风速等近地面气象要素(TP/U/V/MSL/T2M)的预报精度。相关论文:

https://arxiv.org/abs/2310.19822

    网络结构图如下,在之前伏羲大模型的基础上,又添加了diffusion model(扩散模型)模块。扩散模型模块单独训练后,再端到端训练。

    CSI指标上,从下图所示,HRES 、FuXi 、FuXi-Extreme中,FuXi-Extreme最优。RMSE和ACC指标上,FuXi-Extreme与FuXi相近,略差一点。也就是说在RMSE和ACC指标不降低的情况下,明显提升了极端值的预报精度。

    SEDI指标结合随格点经纬度、季节、和一天中的时间变化的阈值计算指标更合理。在SEDI指标上,FuXi-Extreme仍然做到了最优。

在台风上,也做了验证。选取Typhoon Rumbia (2018)发生的时间段,起报时间为2018年8月15日的第6、60、120小时预报结果,对比包括:ERA5、HRES、FuXi和FuXi-Extreme。

一个预报示例:

    采用IBTrACS作为观测数据,复现EC tracker算法,从FuXi和FuXi-Extreme预报中提取TC预报结果,并与EC的HRES预报作为对比。TC Kong-Rey的预报评估结果:

    统计2018年的多个台风,结果如下。可以看到,FuXi-Extreme预报台风路径误差明显降低,但是强度相对于FuXi误差降低,但是仍不如HRES,这个也是后续持续改进的一个方向。

伏羲气象大模型团队招聘中:

1)上海科学智能研究院:要求AI背景,待遇比肩互联网,底层大模型技术研究、行业大模型技术开发、或者气象大模型(大模型算法专家招聘)。 

2)复旦大学人工智能创新与产业研究院:人工智能方向博士后和博士生(需要有人工智能方向顶会或者期刊论文)

联系方式:lihao_lh@fudan.edu.cn


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