“数字孪生”系统可提前数月预测台风

参考消息网9月7日报道 据《日本经济新闻》网站9月3日报道，日本海洋研究开发机构成功验证了一项技术，可提前数月预测台风、暴雨等重大自然灾害的发生频率。该技术运用“数字孪生”概念，通过在虚拟空间再现现实世界的信息来实现精准预测。如果能准确预测季节性异常天气，那将有助于防控台风灾害。

随着卫星传感技术的发展，人类已能大范围精确观测地球状态。近年来，在虚拟空间再现地球状态的地球数字孪生技术取得长足进展。如果能准确再现物理运动规律，那就能对气候变化的长期影响进行评估与预测。

欧洲以政府机构为核心推进被称为“目的地地球”的地球数字孪生计划。目前气象与气候变化的数字孪生模型已投入应用，将在2030年前整合其他模型，建成完整的地球数字孪生系统。

美国半导体巨头英伟达于2024年发布“Earth-2”地球数字孪生云服务，它搭载了该公司自主研发的生成式人工智能模型。台湾气象部门及美国私营企业已计划采用“Earth-2”来预报天气和预测台风登陆位置。

日本海洋研究开发机构与意大利、德国等国的研究机构共同开发了“SINTEX-F季节预测系统”软件，从2005年开始持续用于预测酷暑、干旱等气候变化。

利用SINTEX-F的季节预测，结合了卫星与海底测量仪的海洋观测数据及计算机模拟实验，其原理与气象厅提前预报冷夏、暖冬等异常天气的“月度预报”和“季度预报”基本一致。

“SINTEX-F季节预测系统”以三维方式再现全球海洋、大气、陆地与海冰状况，反复解析物理方程以预测未来数月的气候变化。

日本海洋研究开发机构长期致力于预测厄尔尼诺现象、印度洋偶极子现象及其对全球各地气温与降水量的影响。不过，传统季节预测技术难以精确预报热带低压等极端气候现象。

本次由该机构应用实验室研究员土井威志带领的研究团队，基于1982年至2022年共41年的夏季气象数据，利用超级计算机“地球模拟器”进行了大规模预测模拟。结果显示，能够提前数月较为准确地预测冲绳周边海域热带低压的发生频率。

研究还表明，台风形成与印度洋偶极子现象可能存在关联。如能准确观测印度洋偶极子现象，那将有望进一步提高热带低压发生频率的预测准确性。相关成果已于2025年4月发表于气候科学领域的国际学术杂志。

除预测热带低压外，日本海洋研究开发机构还在研究近年造成巨大灾害的局地暴雨现象。在日本，导致暴雨的一个主要原因是“大气河流”现象。这种富含水蒸气的特殊大气流与日本大约70%的极端暴雨事件相关。

该机构应用实验室研究员马场雄也利用季节预测模型与地球模拟器，探索了对“大气河流”发生频率进行预测的可能性。研究团队通过了解大气与海洋相互作用所引发“热带扰动”的影响与机制，最长可提前逾7个月做出预测，这一成果已发表于气象学相关科学杂志。

全球变暖导致世界各地极端气候现象频发，酷热、干旱、台风与局地暴雨造成的灾害持续扩大。土井强调：“通过有效运用预测信息，可在农业、食品流通、灾害防治及商业领域进行事先预防和规避风险，为社会决策提供重要支撑。”

不过，现有预测技术仍难以精确预报发生灾害的具体区域与灾害规模。例如厄尔尼诺现象，虽可提前半年对其较为准确地加以预测，但具体规模与影响强度仍无法详细确定。土井指出：“关键在于明确预测技术的边界，做到有所为有所不为，实现精准化的信息发布。”（编译/刘洁秋）