中國氣象科學研究院徐洪雄獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中國氣象科學研究院申請的專利一種用于極端降水事件區域模擬的AI-NWP三維閉環雙向動態反饋耦合方法、系統及程序產品獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120317160B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-15發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510813791.8,技術領域涉及:G06F30/27;該發明授權一種用于極端降水事件區域模擬的AI-NWP三維閉環雙向動態反饋耦合方法、系統及程序產品是由徐洪雄;陳銳;劉欣設計研發完成,并于2025-06-18向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種用于極端降水事件區域模擬的AI-NWP三維閉環雙向動態反饋耦合方法、系統及程序產品在說明書摘要公布了:本發明公開了一種用于極端降水事件區域模擬的AI?NWP三維閉環雙向動態反饋耦合方法及程序產品,屬于氣象數值模擬與人工智能融合技術領域。該方法基于AI全球天氣預測模型生成中期預報場,通過同化多源觀測數據構建分析場,并驅動高分辨率NWP區域模式進行滾動模擬。進一步,利用NWP區域模擬結果與實況數據的差異構建時空殘差場,并訓練殘差學習模型,反饋修正AI模型預測結構,實現AI預測模型動態調權更新。整體形成AI輸出、NWP模擬與殘差評估之間的閉環雙向反饋體系,有效提升中期強降水事件的空間結構還原能力與區域定位精度,顯著增強對極端天氣過程的連續可預報性與模擬可信度,具有良好的穩定性、通用性與工程擴展價值。
本發明授權一種用于極端降水事件區域模擬的AI-NWP三維閉環雙向動態反饋耦合方法、系統及程序產品在權利要求書中公布了:1.一種用于極端降水事件區域模擬的AI-NWP三維閉環雙向動態反饋耦合方法,其特征在于,包括如下步驟: S100.采用歷史氣象重分析數據訓練基于深度學習框架的AI全球天氣預測模型,輸入為起報時刻的大氣初始場數據,輸出中期三維場預測結果; S200.基于AI全球天氣預測模型生成不同預報提前期的初步預報場,分別進行數據插值與格式轉換處理以適配NWP區域模式,之后采用數值同化算法將實時觀測多源全球氣象數據同化至初步預報場,生成分析場; S300.選擇具備多重嵌套能力的NWP區域模式,配置其水平分辨率、垂直層次和物理參數化方案,模擬區域覆蓋目標極端降水事件影響區域及其上游水汽輸送路徑; S400.使用不同預報提前期的分析場作為初始場和邊界場,分別驅動NWP區域模式進行滾動起報和多起報并行模擬,輸出極端降水事件的關鍵氣象要素,并根據設定的降水閾值識別潛在的極端降水區域及其落區形態; S500.將NWP區域模式的模擬結果與實況觀測數據進行對比,生成關鍵氣象要素的時空殘差場,據此構建基于輕量化深度神經網絡的殘差學習模型,用于學習AI初步預報場與NWP模擬誤差之間的非線性映射關系; S600.將殘差學習模型輸出結果反饋至AI全球天氣預測模型中,對AI全球天氣預測模型后續起報輸出進行結構性修正,形成反饋更新后的驅動預報場; S700.將反饋更新后的驅動預報場再次輸入NWP區域模式,重復執行步驟S200~S600,構建AI全球天氣預測模型與NWP區域模式之間基于空間誤差、實況同化與模型反饋聯合驅動的三維閉環雙向動態反饋耦合機制,實現對極端降水事件中期連續演化過程的精細模擬與多尺度結構協同預測。
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