2025年9月中旬,美国国家科学基金会国家大气研究中心(NSF NCAR)的一项实验性预报模型成功预测了超强台风“拉格萨”的生成。该台风随后升级为5级强度,风速高达每小时165英里,成为当年最强大的风暴。NSF NCAR采用的创新计算机建模方法,能够生成3.75公里分辨率的全球实时预报,以前所未有的细节模拟地球大气。这种精细的分辨率能够捕捉全球范围内的雷暴,并揭示遥远的天气系统如何影响热带气旋的发展。
NSF NCAR的科学家Falko Judt表示:“这基本上是将全球的天气带入了高清时代。我们相信这可以显著改善全球范围内极端天气事件(如飓风和山洪暴发)的预报能力。” 该实验性预报在9月份持续进行,恰逢大西洋飓风季的高峰期。尽管月初相对平静,但NSF NCAR的方法通过捕捉大西洋飓风“加布里埃尔”的快速增强,证明了其有效性。Judt利用基于NSF NCAR的模型(MPAS),结合Derecho超级计算机进行此次预报。该模型主要关注大西洋、东太平洋和西太平洋的热带气旋,并旨在评估其预测极端降雨的能力。
这项工作与NSF NCAR去年春季推出的类似项目相呼应。当时,主要对中纬度极端天气感兴趣的科学家们使用MPAS进行了长达60小时的3公里分辨率实时预报。而此次针对热带气旋(其尺度更大、发展周期更长)的预报,则运行了长达120小时的预报,分辨率略微降低至3.75公里,以提高计算效率。天气模型通常使用网格系统来表示大气,并应用物理定律来模拟大气特性。更高的分辨率(即更小的网格点间距)通常能带来更准确的预报。然而,数据同化在初始大气表示的准确性方面也起着至关重要的作用。
Judt指出,以高分辨率模拟整个地球不仅能捕捉到风暴发生的地点,还能在风暴形成之前就进行预测,从而实现7至10天内更准确的预报。正如超强台风“拉格萨”的情况所示,Judt观察到:“最让我印象深刻的是,MPAS甚至在风暴形成之前就预测到它将成为一个超强台风。” 他补充说,这一预测比许多业务模型预期的要早,并且强度预测也更准确。这种先进的建模技术也有助于人工智能(AI)天气模型的训练。MPAS生成的高分辨率、高质量数据将极大地增强目前在粗糙数据上训练的AI模型的能力。AI驱动的高分辨率天气模型在预测极端事件方面也表现出色,有助于公用事业公司通过提前准备来减少脆弱性。
超强台风“拉格萨”的成功预测和追踪,凸显了先进建模技术在提高天气预报准确性和及时性方面的巨大潜力,尤其是在应对极端天气事件时。研究表明,与过去相比,类似“拉格萨”的台风在当前气候下更湿、更温暖,并且风力更强,这与人类活动引起的气候变化密切相关。