人工智能俯瞰风云
人工智能俯瞰风云
吴彦琳
2024年3月
雷暴等强对流天气不单有闪电和大骤雨,还可以带来狂风、湍流和冰雹,影响飞行安全。天气雷达是非常有效的工具,用以监测香港附近恶劣天气,包括热带气旋、雷暴和大雨等(图一)。

图一 2023 年 9 月 1 日的雷达影像,显示香港附近的热带气旋苏拉。
然而,一台雷达一般只能复盖500 公里以内的范围,而航空用户则需要更大区域的天气资讯, 因此有需要扩大雷达网路的复盖范围,特别是海上区域。另一个有用的天气监测工具是地球静止气象卫星,它可以提供持续复盖地球大范围的高解析度影像(图二)。

图二 日本气象厅提供的向日葵九号地球静止气象卫星于 2023 年 11 月 22 日02协调世界时的卫星影像。
天文台利用人工智能技术模拟类似雷达的卫星影像,亦即是由卫星生成的雷达反射率。天文台基于中国的雷达合成影像开发了人工神经网路模型(图三),利用日本气象厅向日葵九号卫星资料生成相应的雷达反射率,以加强强对流天气的临近预报服务。天文台也将相同的演算法应用于韩国气象厅的新一代地球静止气象卫星GEO-KOMPSAT-2A(GK2A),令卫星生成的雷达反射率能复盖更大的范围(图四)。

图三 利用人工神经网路生成大范围雷达反射率。

图四 2023 年 9 月 7 日 16时(协调世界时)以向日葵九号卫星和 GK2A 卫星生成的组合雷达反射率。
天文台亦制作了复盖香港飞行情报区的卫星生成雷达反射率图像(图五),提供给民航处航空交通控制中心参考,方便航空交通管制员了解强对流天气对飞行情报区内关键区域的影响,以支援航空交通流量管理。

图五 天文台提供给航空交通管制员参考的卫星生成雷达反射率图像。