2025-04-03
編者按:
具身智能、6G、發(fā)展海上風(fēng)電……這些“新詞”首次進(jìn)入政府工作報(bào)告。這一組組詞匯不僅勾勒出經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的新坐標(biāo),更傳遞出以科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的鮮明信號(hào)。“新詞”背后,是時(shí)代命題的革新、產(chǎn)業(yè)變革的浪潮,也是氣象部門主動(dòng)融入大局、服務(wù)國家戰(zhàn)略的新機(jī)遇與新使命。向“新”而行,氣象何為?多名氣象工作者探討氣象科技觸角如何深度融入千行百業(yè),為新質(zhì)生產(chǎn)力注入氣象動(dòng)能。
國家衛(wèi)星氣象中心衛(wèi)星數(shù)據(jù)與資源室處長范存群:推進(jìn)星上智能 革新觀測(cè)模式
在氣象領(lǐng)域,具身智能也在為觀測(cè)、預(yù)報(bào)、服務(wù)提供創(chuàng)新的解決方案。
具身智能的出現(xiàn)將進(jìn)一步革新觀測(cè)模式,實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)觀測(cè)到主動(dòng)觀測(cè)的轉(zhuǎn)變。一方面,觀測(cè)設(shè)備可根據(jù)氣象要素的變化趨勢(shì),主動(dòng)調(diào)整觀測(cè)策略和重點(diǎn),如無人機(jī)可根據(jù)預(yù)設(shè)路線或?qū)崟r(shí)氣象條件,靈活調(diào)整飛行高度和路徑,對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行氣象觀測(cè)。另一方面,具身智能在氣象裝備維護(hù)與校準(zhǔn)方面大有可為,可自動(dòng)檢測(cè)氣象裝備的運(yùn)行狀態(tài),并自主進(jìn)行維修,還可定期對(duì)氣象傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。
預(yù)報(bào)方面,具身智能系統(tǒng)可通過與大氣環(huán)境的交互,收集實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù),并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和氣象模型,提供更精準(zhǔn)的預(yù)報(bào)。服務(wù)方面,具身智能機(jī)器人可協(xié)助氣象工作者處理業(yè)務(wù),并通過智能感知、深度探索等,實(shí)現(xiàn)交通氣象、農(nóng)業(yè)氣象和宣傳科普等領(lǐng)域的實(shí)時(shí)服務(wù)。
國家衛(wèi)星氣象中心積極踐行觀測(cè)即服務(wù)理念,在下一代風(fēng)云氣象衛(wèi)星研制過程中,將推動(dòng)智能上星,實(shí)現(xiàn)星上與地面的具身智能,星上智能提升服務(wù)時(shí)效,地面智能提升產(chǎn)品質(zhì)量。具體而言,風(fēng)云氣象衛(wèi)星載荷作為具身智能的感知,開展智能觀測(cè)和星上數(shù)據(jù)處理,可提升觀測(cè)即服務(wù)能力。星上智能將實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化智能化的初步定位定標(biāo)工作,有助于提升數(shù)據(jù)時(shí)效和應(yīng)用范圍。衛(wèi)星地面智能將提升風(fēng)云氣象衛(wèi)星產(chǎn)品反演質(zhì)量,進(jìn)一步加強(qiáng)風(fēng)云氣象衛(wèi)星一體化服務(wù)能力。
中國氣象局氣象探測(cè)中心總工程師雷勇:拓展智能觀測(cè)領(lǐng)域與區(qū)域
在今年世界氣象日活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng),“背著”觀測(cè)儀器的機(jī)器狗,吸引眾人駐足。作為無人陸地探測(cè)器,它可以垂直探測(cè)和立體探測(cè),也可以在零下40℃至80℃的環(huán)境中工作。遇到一些較為危險(xiǎn)的探測(cè)區(qū)域,機(jī)器狗可代替氣象工作者在極端天氣中采集氣象數(shù)據(jù)。
隨著具身智能技術(shù)的發(fā)展,可將智能傳感器放到機(jī)器人身上,進(jìn)行自主觀測(cè)。如突發(fā)山火,觀測(cè)員需攜帶便攜式自動(dòng)氣象站趕赴火情區(qū)域,開展現(xiàn)場(chǎng)服務(wù),將收集到的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)風(fēng)速、風(fēng)向、氣溫、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳。而攜帶智能傳感器的機(jī)器人不僅能感知,還具備圖像處理能力,可到任意位置開展應(yīng)急觀測(cè),同時(shí)填補(bǔ)青藏高原、無人區(qū)等監(jiān)測(cè)空白,擴(kuò)大觀測(cè)覆蓋度。目前,自動(dòng)氣象站的觀測(cè)儀器的高度位置相對(duì)固定,可通過設(shè)計(jì)軌道讓機(jī)器人維檢氣象臺(tái)站,解決地處偏遠(yuǎn)的氣象臺(tái)站運(yùn)維問題。
中國氣象局公共氣象服務(wù)中心服務(wù)產(chǎn)品研發(fā)室主任王慕華:為氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)全鏈提效
具身智能的迭代發(fā)展,經(jīng)歷了從基礎(chǔ)算法探索到多模態(tài)大模型驅(qū)動(dòng)、從單一功能實(shí)現(xiàn)到全鏈條協(xié)同優(yōu)化的過程。這一技術(shù)進(jìn)步為包括氣象在內(nèi)的多個(gè)領(lǐng)域帶來了深遠(yuǎn)影響。
廣義上講,氣象部門已在智能氣象探測(cè)、人工影響天氣作業(yè)、自動(dòng)駕駛等領(lǐng)域開展了相關(guān)研究。如將氣象探測(cè)設(shè)備、人工影響天氣播撒器和無人機(jī)相結(jié)合,可實(shí)現(xiàn)氣象垂直探測(cè)和立體探測(cè),為復(fù)雜天氣條件下采集數(shù)據(jù)提供技術(shù)支持。在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,研究與應(yīng)用主要集中在數(shù)據(jù)融合、環(huán)境感知優(yōu)化、極端天氣應(yīng)對(duì)等方面,通過提供高精度氣象數(shù)據(jù),助力自動(dòng)駕駛系統(tǒng)提升復(fù)雜氣象條件下的適應(yīng)能力。
具身智能的出現(xiàn),將會(huì)給氣象精密監(jiān)測(cè)、氣象影響預(yù)報(bào)與風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、智慧服務(wù)三大核心環(huán)節(jié)帶來發(fā)展新思路。具身智能設(shè)備通過搭載溫濕度儀、激光雷達(dá)等多模態(tài)傳感器,組成地空天一體化物聯(lián)協(xié)同觀測(cè)網(wǎng)絡(luò),能實(shí)現(xiàn)秒級(jí)、厘米級(jí)的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè),并借助5G與邊緣計(jì)算技術(shù),將單點(diǎn)氣象數(shù)據(jù)采集擴(kuò)展為全域動(dòng)態(tài)感知能力,可極大提升高分辨率時(shí)空氣象監(jiān)測(cè)能力。
隨著新一代深度推理大模型的發(fā)展,氣象影響預(yù)報(bào)與風(fēng)險(xiǎn)決策正逐步從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”向“因果推理”轉(zhuǎn)變。氣象大模型能模擬天氣事件間的物理關(guān)聯(lián),支持“災(zāi)害影響鏈”的動(dòng)態(tài)推演。智慧服務(wù)也將實(shí)現(xiàn)從氣象信息推送向人機(jī)協(xié)同決策轉(zhuǎn)變。結(jié)合用戶歷史行為與實(shí)時(shí)需求,構(gòu)建個(gè)性化用戶畫像,生成定制化建議。同時(shí),通過具身智能設(shè)備(如機(jī)器人、智能體等)提供多樣化交互式服務(wù),進(jìn)一步提升用戶體驗(yàn)。
氣象條件作為物理環(huán)境重要的變量之一,在以自動(dòng)駕駛、低空經(jīng)濟(jì)等為代表的具身智能新賽道上擁有廣闊的應(yīng)用前景。未來,氣象部門可基于車載氣象站或eVTOL(電動(dòng)垂直起降飛行器)等無人機(jī)具身設(shè)備,強(qiáng)化實(shí)時(shí)環(huán)境感知能力;還可深入研究氣象條件對(duì)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)的影響機(jī)理,為相關(guān)行業(yè)提供更加精準(zhǔn)可靠的氣象科技支撐。
廣東省深圳市氣象局科技與數(shù)據(jù)管理處處長劉東華:探索超大城市氣象服務(wù)6G融合路徑
深圳作為智慧城市的先鋒示范,入選全國首批5G應(yīng)用“揚(yáng)帆”行動(dòng)重點(diǎn)城市。截至目前,深圳已新建改造2.7萬個(gè)5G-A基站,基本實(shí)現(xiàn)“雙千兆、全光網(wǎng)、1毫秒時(shí)延、萬物互聯(lián)”的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。“十五五”期間,深圳市氣象局將依托現(xiàn)有智慧城市數(shù)字底座和陸海統(tǒng)籌綜合立體氣象觀測(cè)網(wǎng)絡(luò),從三方面探索超大城市氣象服務(wù)的6G融合路徑——
在數(shù)據(jù)維度上,6G技術(shù)將激活城市感知神經(jīng)末梢。未來,可借助6G基站的內(nèi)嵌氣象傳感器,在城市主干道沿線燈桿間距部署毫米波降水感知模塊及“插拔式”加裝風(fēng)溫濕壓多參數(shù)微型氣候站,有望將城市邊界層監(jiān)測(cè)分辨率提升至百米級(jí)。
在算力架構(gòu)上,將轉(zhuǎn)向“云邊端”三級(jí)協(xié)同。基于鵬城云腦3期的E級(jí)算力底座,可開發(fā)基于6G MEC(多接入邊緣計(jì)算)的臺(tái)風(fēng)暴雨預(yù)警加速器。當(dāng)類似臺(tái)風(fēng)“山竹”強(qiáng)度的臺(tái)風(fēng)來襲,沿海大鵬半島的5G+基站群可即時(shí)切換為6G邊緣節(jié)點(diǎn),就地完成天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)控和風(fēng)暴追蹤初算,將1公里網(wǎng)格的逐時(shí)預(yù)報(bào)響應(yīng)時(shí)間壓縮至90秒內(nèi)。
聚焦超大城市氣象數(shù)字孿生,結(jié)合深圳2.4萬棟超高層建筑的三維模型庫,深圳市氣象局有望通過本地企業(yè)基站智能體,在不傳輸原始數(shù)據(jù)前提下,嘗試不同行政區(qū)降水落區(qū)預(yù)測(cè)模型的協(xié)同進(jìn)化。
未來,深圳氣象部門將聚焦大灣區(qū)特色領(lǐng)域探索6G應(yīng)用場(chǎng)景:針對(duì)低空經(jīng)濟(jì)氣象護(hù)航,在無人機(jī)配送航線部署6G通感基站,探索150米以下低空風(fēng)切變百米級(jí)預(yù)警;圍繞超導(dǎo)電網(wǎng)數(shù)字孿生,構(gòu)建基于6G時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的雷電活動(dòng)毫秒級(jí)響應(yīng)系統(tǒng);聚焦深港跨境氣象服務(wù),選取個(gè)別口岸試點(diǎn)6G網(wǎng)絡(luò)切片,為跨境行車提供分鐘級(jí)更新的能見度走廊服務(wù)。
江蘇省氣象服務(wù)中心高級(jí)工程師王博妮:將氣象服務(wù)融入海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈
海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)涉及電力、海洋、氣象等多個(gè)領(lǐng)域,而氣象服務(wù)貫穿其全生命周期,從前期風(fēng)資源評(píng)估、規(guī)劃選址到施工窗口期預(yù)報(bào),再到運(yùn)營期風(fēng)功率預(yù)測(cè),氣象預(yù)報(bào)直接影響海上風(fēng)電項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性與安全性。目前,江蘇氣象部門已實(shí)現(xiàn)近海基于風(fēng)機(jī)位置的精細(xì)化氣象預(yù)報(bào)服務(wù),覆蓋10米風(fēng)、100米風(fēng)、浪高、能見度等氣象、海洋要素,可提供未來240小時(shí)的逐小時(shí)預(yù)報(bào);同時(shí),通過運(yùn)用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了江蘇海上風(fēng)電場(chǎng)有效波高、風(fēng)暴潮預(yù)報(bào)預(yù)警,預(yù)報(bào)時(shí)效從12小時(shí)延伸至72小時(shí)。服務(wù)模式也從傳統(tǒng)的“天氣預(yù)報(bào)”升級(jí)為“一場(chǎng)一策”的定制化解決方案,構(gòu)建起包括天氣窗口期預(yù)報(bào)預(yù)警、風(fēng)功率預(yù)測(cè)、智能排程和保險(xiǎn)精算支持在內(nèi)的專業(yè)服務(wù)產(chǎn)品矩陣。
未來,針對(duì)海上風(fēng)電氣象服務(wù)工作技術(shù)跨領(lǐng)域、學(xué)科交叉互融的特點(diǎn),江蘇氣象部門將積極吸納科研院所、高校和企業(yè)等資源,針對(duì)海上風(fēng)電氣象服務(wù)關(guān)鍵技術(shù),探索建立聯(lián)合研發(fā)機(jī)構(gòu)、共建創(chuàng)新平臺(tái),重點(diǎn)攻關(guān)海上風(fēng)電集群風(fēng)功率預(yù)測(cè)技術(shù)、遠(yuǎn)海海上浮漂式風(fēng)電氣象服務(wù)等技術(shù),推動(dòng)技術(shù)研發(fā)、模式產(chǎn)品、服務(wù)應(yīng)用、效果反饋的全鏈條“咬合式”發(fā)展,打造服務(wù)與管理互融互通的海上風(fēng)電氣象服務(wù)發(fā)展新模態(tài)。
與此同時(shí),還將繼續(xù)推動(dòng)氣象賦能海上風(fēng)電全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。通過“氣象+”工作模式,助力海上水產(chǎn)養(yǎng)殖、海洋牧場(chǎng)、綠電制氫等間接海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,并借助“海上風(fēng)電+氣象”的綜合能源產(chǎn)業(yè)融合模式,拓展“海上風(fēng)電+牧場(chǎng)”“海上風(fēng)電+光伏”“海上風(fēng)電+氫能 ”“海上風(fēng)電+儲(chǔ)能”等衍生服務(wù)領(lǐng)域,從而打造更多海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)增長極,推動(dòng)海上風(fēng)電新興交融業(yè)態(tài)的蓬勃發(fā)展。
浙江省氣候中心主任樊高峰:為深遠(yuǎn)海風(fēng)電開發(fā)提供氣象智慧
浙江沿海島嶼眾多,是我國海洋風(fēng)能資源的重要富集區(qū)。然而,海上尤其是深遠(yuǎn)海風(fēng)電的開發(fā)面臨較高的投資成本。無論是風(fēng)電資源“家底”普查還是風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù),其投入均高于陸地項(xiàng)目。因此,要實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)能資源的有效開發(fā),首先需要獲取高空間分辨率的海表面風(fēng)場(chǎng)數(shù)據(jù),以精準(zhǔn)評(píng)估海上風(fēng)能資源分布情況。
近年來,浙江氣象部門在近海風(fēng)電開發(fā)布局上已取得初步進(jìn)展,目前正進(jìn)一步謀劃推進(jìn)深遠(yuǎn)海風(fēng)電的開發(fā)利用。通過整合觀測(cè)數(shù)據(jù)優(yōu)化風(fēng)速、風(fēng)功率等預(yù)報(bào)模式,提高了數(shù)值模擬的精度。同時(shí),針對(duì)深遠(yuǎn)海強(qiáng)降水、雷電活動(dòng)、大霧、臺(tái)風(fēng)等不利天氣,加強(qiáng)了對(duì)擬建在建風(fēng)電場(chǎng)的影響預(yù)報(bào)預(yù)警,將過去局限于陸地的預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)向近海和深遠(yuǎn)海延伸。此外,專業(yè)氣象服務(wù)技術(shù)如風(fēng)功率預(yù)報(bào)的服務(wù)產(chǎn)品,也將向深遠(yuǎn)海領(lǐng)域拓展。
目前,根據(jù)浙江省風(fēng)電能源開發(fā)布局的相關(guān)要求,氣象部門加強(qiáng)與相關(guān)風(fēng)能開發(fā)公司合作,利用星載散射計(jì)、輻射計(jì)以及合成孔徑雷達(dá)(SAR)資料,建立了海上風(fēng)能資源遙感評(píng)估算法模型。基于這一模型,繪制了2003年至今的百米級(jí)分辨率浙江近海海上風(fēng)能資源平均風(fēng)速和風(fēng)功率密度圖譜,為布局遠(yuǎn)海風(fēng)能資源的開發(fā)利用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
下一步,浙江氣象部門將利用風(fēng)云氣象衛(wèi)星海面風(fēng)資料,建立多極化通道下的海面風(fēng)場(chǎng)反演模型,開展基于風(fēng)云氣象衛(wèi)星的浙江近海風(fēng)能資源評(píng)估研究,為全省深遠(yuǎn)海風(fēng)電利用和綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展提供強(qiáng)有力的科技支撐。