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人工智能俯瞰風雲

人工智能俯瞰風雲

吳彥琳
2024年3月

雷暴等強對流天氣不單有閃電和大驟雨,還可以帶來狂風、湍流和冰雹,影響飛行安全。天氣雷達是非常有效的工具,用以監測香港附近惡劣天氣,包括熱帶氣旋、雷暴和大雨等(圖一)。
圖一
圖一   2023 年 9 月 1 日的雷達影像,顯示香港附近的熱帶氣旋蘇拉。
然而,一台雷達一般只能覆蓋500 公里以內的範圍,而航空用戶則需要更大區域的天氣資訊, 因此有需要擴大雷達網路的覆蓋範圍,特別是海上區域。另一個有用的天氣監測工具是地球靜止氣象衛星,它可以提供持續覆蓋地球大範圍的高解析度影像(圖二)。
圖二
圖二   日本氣象廳提供的向日葵九號地球靜止氣象衛星於 2023 年 11 月 22 日02協調世界時的衛星影像。
天文台利用人工智能技術模擬類似雷達的衛星影像,亦即是由衛星生成的雷達反射率。天文台基於中國的雷達合成影像開發了人工神經網路模型(圖三),利用日本氣象廳向日葵九號衛星資料生成相應的雷達反射率,以加強強對流天氣的臨近預報服務。天文台也將相同的演算法應用於韓國氣象廳的新一代地球靜止氣象衛星GEO-KOMPSAT-2A(GK2A),令衛星生成的雷達反射率能覆蓋更大的範圍(圖四)。
圖三
圖三   利用人工神經網路生成大範圍雷達反射率。
圖四
圖四   2023 年 9 月 7 日 16時(協調世界時)以向日葵九號衛星和 GK2A 衛星生成的組合雷達反射率。
天文台亦製作了覆蓋香港飛行情報區的衛星生成雷達反射率圖像(圖五),提供給民航處航空交通控制中心參考,方便航空交通管制員了解強對流天氣對飛行情報區內關鍵區域的影響,以支援航空交通流量管理。
圖五
圖五   天文台提供給航空交通管制員參考的衛星生成雷達反射率圖像。