重庆立体的气候，多变的天气，曾经一度让重庆人饱受天灾之苦，如今，重庆市气象局迎难而上，与百度智能云联手，构建国际领先的智慧气象系统，不仅能够通过预测天时规避天灾，还能顺应、利用天时，助力各行各业“叱咤”风云。
文／陈纪英
版式／夏天
天气预报的重要性，在灾害发生时尤为凸显——电影《后天》里，严寒、龙卷风、海啸把人间变成炼狱。
现实生活中也不乏其例。饱受大雾、冰冻、暴雨困扰的某机场，大批航班取消，万名乘客滞留，原因是立项时漏掉了气象评估，机场地址错选在了冷空气的入口处；一辆列车遭遇13级大风侧翻，事故发生地是气候恶劣的百里风区；一份公路交通设施损毁的统计显示，该地交通事故与气象存在的相关性高达76.4%；野外救火的消防人员无法及时了解风向转变，导致了不必要的牺牲等等。
如今，中国天气预报的准确率超过了85%，但基于热力学、动力学的经典数值预报模式，向上突破已近瓶颈，重庆市气象局局长顾建峰希望找到一条“弯道超车”之路——“云+AI”助力的智慧气象。
一场风起云涌的“气象风云”，在巴渝大地开场了。
提起一个月前的那场暴雨，不少重庆气象人至今还有点庆幸。6月22日凌晨三点，连续的暴雨把重庆涪陵淹成了汪洋泽国，降水量接近100毫米，暴雨蓝色预警信号升级为了黄色预警信号。预警信息迅速传送到身在一线的村级气象信息员。后者在排查地质灾害隐患点的过程中，发现一处山坡出现了险情，立刻动员25名村民转移。
伴随着震动和摇晃的轰鸣声，刚刚提脚离开的村民身后，树木泥土从山上狂暴而下，砸毁了一大片住房——假如这场自然灾害被错报或漏报，或者在任何一个环节多耽搁几分钟，后果将不堪设想。重庆气候环境复杂多变——宋玉的《高唐赋》里就对此有过描述，“巫山之阳，高丘之阻，旦为朝云，暮为行雨”。而天气预报，就是在瞬时变幻、复杂繁琐的变量中寻找确定性结果——这是一场容量有限的人脑经验与海量无垠的风云数据的大决战。现在的天气预报已经实现了人机结合，但在预测等关键环节，依然主要依靠经验来判断，重庆市气象局和百度智能云联合打造的智慧气象，则用“云计算、大数据、人工智能”的新方式找到了天气预报的捷径，基于天枢·智能探测系统、天资·智能预报系统、知天·智慧服务系统和御天·智慧防灾系统，构建起重庆智慧气象发展蓝图。尽管这套尚处于测试阶段的智慧气象系统，如今并不作为最终预测数据对外发布，但顾建峰认为，“现在人不敢去相信机器，总有一天他们会相信的。”因为AI预测的准确性已高于目前的传统方法。天气预报过程，可以简单的划分为三个阶段：第一阶段是观测，第二阶段将观测所得的数据输入大型计算机计算，第三阶段则是预报员根据计算所得的数据进行修正，得出天气预报。重庆市气象局和百度智能云的合作，也贯穿到了监测、预报、预警三大环节当中，同时还将气象信息与各行各业发展相融合，描绘“大气象”宏图。
天气预报的第一大特点是数据量极大。目前，重庆市气象局对接了8颗观测卫星、自建4部多普勒雷达和2000多个地面气象观测站、与周边省份气象部门共享10部多普勒雷达和近万个地面观测站数据。如此海量的数据，对存储和计算提出了极高的要求。为了“吃下”海量数据，重庆市气象局与百度智能云共建了“天枢”大数据平台和气象云资源中心，以大存储、高算力、稳定的云计算基础设施，助力气象数据存储和分析，现在，重庆气象部门已经形成了一个庞大的基于物联网的智能感知系统，气象信息基础设施水平和数据分析能力达到一流水平。
吃下数据后，还要“吐出”结果——这个重任，托付给了“天资·智能预报系统”。“传统的气象预报预警其实是很粗放的，不能满足气候多变地区的需要。”顾建峰介绍，“比如预报万州区即将迎来暴雨，但现在的技术仍无法排除部分区域不会降雨，该区域的群众就会认为天气预报影响了自己的生活和工作。东边日出西边雨也是这样的情况，有人会觉得自己相信了天气预报带伞，结果没下雨成了累赘。这其实是气象业务的精细化程度还不能很好契合公众的需求。”
有了“天资”助力，气象预报的精准度得到了提升。利用百度飞桨（PaddlePaddle）深度学习平台，2018年全年，重庆月温度预测评分提高4分，月降水预测评分提高 12分，2019上半年的月温度预测评分提高16分，月降水预测评分提高6分，天气预报精准度现住提升。在2019年的几次冰雹、雷暴大风强对流天气过程中，冰雹、大风识别命中率达到100%。2019年6月4日20时至5日20时，重庆出现了一次自西向东的强对流天气过程，市气象台提前1-2小时就精准预报出有雷暴大风，提醒市民防灾。此外，重庆市气象局0-2小时天气预报的智能网格预报产品，也让气象预报的颗粒度能够缩短到10分钟，缩小到一平方公里，“东边日出西边雨”将不再是天气预报中难以逾越的障碍。
拿到天气预报的结果后，还要尽快传递到一线，才能“趋利避害”——复杂的地理条件，让重庆成为了自然灾害的潜在高发区：地质灾害隐患点高达16000个，大江大河防洪薄弱点300处，森林火灾隐患点4000处等等。预警信息抢先一步，事关生死利害，承担这个重任的是“御天-智能预警信息发布系统”，它能更及时地进行灾害监测，更快速地发布预警信息，更精准地落实责任到人。在百度智能云的助力下，重庆实现全市16000多个地质灾害隐患点信息与四重网格预警人员信息、雨量观测站信息关联匹配，一旦达到雨量阈值，系统就会自动对关联的责任人发预警信息，以最快的速度把天气预警信息传达给最需要的人。顾建峰特意强调了“速度”的重要性，智能预警信息发布系统通过对接百度智能云短信平台，可以将预警短信发布速率从160条/秒提升到3000条/秒，预警信息发送给160万预警责任人，以前需要2个多小时，现在只需要9分钟左右。2019年6月21到22日凌晨，重庆石柱县暴雨如注、连下两天，电闪雷鸣当中，群众手机里不断收到强降雨短信和微信预警，该县马武镇累积降雨达207.9毫米，220人有组织的及时转移，尽管十余个乡镇严重受灾，却没有出现一例人员伤亡。
所谓天时地利人和，而天时，说的就是自然条件及天气状况。天气预报的作用，被顾建峰总结为趋利避害，而顺应和利用天时，则能惠及各行各业，创造浩瀚无垠的增量价值。中国气象局制定的《气象信息化发展规划(2018-2022年)》（以下简称《规划》）的数据显示，欧洲、美国、日本2015年气象数据挖掘应用产生的商业价值分别达到2600亿、1600亿、100亿美元，而中国不足15亿美元，“中国气象信息服务产业规模有待提升。”在智慧气象的行业应用方面，重庆走到了前列，重庆市气象局与百度智能云共同打造的知天·智慧服务系统，开始在农业、旅游、水利等垂直领域落地应用。在美国，气象研究最早应用于战争，而中国气象的最初应用领域则是农业。2018年，重庆农林经济作物面积达到2935万亩，全市农林牧渔业总产值达2052.41亿元，它们都需要重庆气象部门的“保护”。“我们不仅救老百姓的性命，我们还在乡村振兴、脱贫攻坚方面，为老百姓增收”，顾建峰提到，今年，正宗的巫山脆李，在获得“中国气候（特优）好产品”称号后短短半个月，价格就翻了4倍左右。受益者还有重庆的农户。种植在重庆巫山、万州等山区的农作物，最怕冰雹。“云接云，雹成群”、“云跳舞，庄稼苦”，农户们一看到冰雹要来，就很紧张。有了智慧气象助力，重庆对2019年的几次冰雹、大风等天气状况的识别命中率达到100%，提前监测就能进行更加精准有效的人工防雹，农作物保住了。“如果我们不能及时预报防范冰雹，几百亩农作物就毁了，农户立即返贫，气象能用非常小的成本获得非常大的收益”，顾建峰说。同样受益的还有旅游行业——“一江碧水、两岸青山、千年文化”的重庆，正在努力将风云变幻的气象景观资源和高达2650米海拔落差形成的山地气候资源，转化为旅游资源、养生资源、生态产业资源。为此，集自然气候奇观、体验生态气候、气象科普教育于一体的重庆三峡国家气象公园，正在全力推进建设，将集纳飘渺云海、瑰丽霞光、斑斓彩虹、圣洁雪景、神秘雾淞、巴山夜雨等气候景观资源，可以“春赏花”、“夏消暑”、“秋观叶”、“冬玩雪”，这项浩大的工程将长江沿线及附近的31个区县都纳入了建设范围。
此前，智慧气象已经助力首个“国家气候养生旅游示范基地”落户重庆，城口、黔江、酉阳分获“中国生态气候明珠”、“中国清新清凉峡谷城”、“中国气候旅游县”等国家气候品牌，铜梁、石柱、云阳龙缸国家地质公园、巫山获得“中国天然氧吧”称号等。不仅服务农业和旅游，在大型工程基建、生态文明建设、精准扶贫和乡村振兴、防灾减灾等各个方面，无一不需要智慧气象助力。重庆立体的气候，多变的天气，曾经一度让重庆人饱受天灾之苦，如今，重庆市气象局迎难而上，与百度智能云联手，构建国际领先的智慧气象系统，不仅能够通过预测天时规避天灾，还能顺应、利用天时，助力各行各业“叱咤”风云。2017年底，顾建峰上任重庆市气象局党组书记、局长，这是他时隔五年后第二次来渝工作。这位谈起天气就兴致盎然的气象专家，对于重庆有着特殊情结。“重庆，是中国气象事业的发源地。”顾建峰说，中国第一个国家级气象机构，就曾落址在重庆市沙坪坝区，名为“中华民国中央气象局”。而一大批著名的气象科学家，比如中国气象学奠基者、中央研究院气象研究所首任所长竺可桢、新中国首任国家气象局局长涂长望等，都曾工作、生活于此。
天气预报的准确率达到了85%，“在所有的预测科学里，准确率是最高的。”顾建峰谈到，但从85％－100%的爬坡，却极为艰难。而智慧气象则提供了另外一条思路——可以在数值预报的基础上利用人工智能进行深度学习，继而通过算法进一步提高准确率。其二，在经典的数值预报模式上，中国与发达国家尚有一定差距。这一差距尤其体现在气象信息化水平上。《规划》显示，欧美国家气象局高性能计算能力普遍达到了10-16PFlops，是中国的10倍左右；气象数据存储规模普遍在100-150PB，也是中国存储规模的10倍以上。发达国家气象数据中心和超算中心与地方气象业务部门网络连接速度达1-10Gbps，是中国的25-100倍，等等。既然在这一路径上，后起追赶的中国难以超越美国等气象强国，采用AI技术的智慧气象就成为了“弯道超车”的可行路线。目前，百度飞桨是唯一的中国自主知识产权开源的深度学习平台，以此平台为基础发展智慧气象，有利于气象预报技术的可持续发展和隐私安全。顾建峰也谈到，建立自主可控的气象深度学习平台符合国家气象发展战略，这也是百度成为重庆市气象局共建智慧气象合作伙伴的最核心原因。1930年，竺可桢主导搭建的中国气象观测网，结束了中国天气预报由外国人垄断的历史，收回了天气预报的“主权”。今天，重庆市气象局与百度智能云携手共创，或许有望在全球打造首个智慧气象“样板间”，让中国气象预报摆脱数值预报模式下屈居发达国家之后的短板，借助“云＋AI”弯道超车。先行一步的重庆智慧气象试点，正是对年初出台的《智慧气象服务发展行动计划（2019-2023年）》的呼应，《行动计划》提出，到2023年，大数据、云计算、人工智能等信息技术在气象服务中得到充分应用，初步形成智能感知、精准泛在、情景互动、普惠共享的新型智慧气象服务发展生态。80多年前，中国首个国家级气象机构曾起步于此；今天，智慧气象风云也发端于此，重庆先行一步，但不会止于重庆，如同星星之火，可待燎原之势。
