Nature子刊，上智院、复旦、中国气象局研发次季节AI大模型「伏羲」，突破「可预报性沙漠」
内容提要
中国科学家研发出名为「伏羲」的机器学习模型，可提前一个月预报重大天气过程，全球降水预测能力显著提升。该模型还能通过显著图识别导致极端事件的潜在信息。技术突破将广泛应用于极端气候预测、交通运输、保险、新能源、期货交易、城市规划等领域。
延伸解读
次季节预测的“可预报性沙漠”
次季节气候预测指未来15至60天的气候异常预测，介于中短期天气预报和季节预测之间。由于既受初值影响又受边界强迫影响，不确定性大，预测技巧低，被称为“可预报性沙漠”。传统数值模式在此时间尺度上表现有限，AI大模型也长期未能超越。伏羲模型首次超越ECMWF的S2S模式，标志着该领域的重要突破。
技术突破：海气相互作用与智能扰动
伏羲模型引入海气相互作用过程，特别是热带大气季节内振荡（MJO），这是次季节预测最重要的可预报性来源。同时，在隐空间中设计智能扰动生成模块，刻画气候系统演变的概率特征，有效捕捉物理不确定性。这些创新使全球降水预测能力显著提升，尤其在我国长江中下游等热带外地区表现突出。
极端事件前兆识别与验证
通过构建显著图，伏羲模型能识别导致极端事件发生的潜在信息。具体方法为定义损失函数（如巴基斯坦平均降水异常百分率），固定模型参数，反向传播求解梯度，反映输入气象要素对降水异常的正负贡献。该能力在2022年巴基斯坦洪水预测中得到验证，为应对极端天气提供了新工具。
应用前景与当前局限
伏羲模型训练完成后运行速度快、计算资源需求少，为发展中国家提供了更可承受的选项，可应用于极端气候预测、交通运输、保险、新能源、期货交易、城市规划等领域。但目前空间分辨率为1.5度，与ECMWF的36公里相比仍较粗糙，且仅预报日均气温，缺少日最高和最低温度。未来将探索更高气压层和更多应用场景。
Q&A
伏羲模型的主要功能是什么？
伏羲模型能够提前一个月预报重大天气过程，并显著提升全球降水预测能力。
伏羲模型在气候预测中有哪些技术创新？
伏羲模型引入了海气相互作用过程和智能扰动生成模块，提升了对热带大气季节内振荡的预测技巧。
伏羲模型如何帮助应对极端天气事件？
通过构建显著图，伏羲模型能够识别导致极端事件的潜在信息，提供有效的应对工具和策略。
伏羲模型的计算资源需求如何？
伏羲模型在训练完成后运行速度更快，计算资源需求更少，为发展中国家提供了更可承受的气候预测选项。
伏羲模型的空间分辨率是多少？
目前，伏羲模型的空间分辨率为1.5度，仍有提升空间。
伏羲模型在全球降水预测中表现如何？
伏羲模型在全球降水预测能力上显著提升，尤其在长江中下游地区表现突出。
