AIと物理モデルを融合した台風進路予測システムを開発 (Chinese Researchers Develop AI-physical Ensemble Forecast System to Improve Typhoon Track Forecasts)

2026-08-01 中国科学院(CAS)

中国科学院(CAS)大気物理研究所と復旦大学の研究チームは、AIと物理モデルを融合した台風アンサンブル予報システム「FuXi-CNOPs」を開発した。本システムは、中国独自のAI気象モデル「FuXi」と、物理的な意味を持つ初期摂動を生成するOrthogonal Conditional Nonlinear Optimal Perturbations(O-CNOPs)法を組み合わせ、複数の台風進路シナリオを高精度に予測する。62件の台風事例を対象とした91回の比較実験では、24時間予報は世界の主要運用システムと同等であり、24~120時間予報では最大32.33%の進路誤差を削減した。また、進行速度や進行方向の予測精度、予測不確実性の定量化能力も向上し、不確実性評価の精度は最大29.2%改善した。従来の生成AI型アンサンブル予報とは異なり、大規模な追加学習を必要とせず、計算負荷を抑えながら物理的解釈性と運用性を両立できる点が特徴である。研究チームは今後、台風強度予測への適用や豪雨など他の極端気象現象への展開も目指している。

AIと物理モデルを融合した台風進路予測システムを開発 (Chinese Researchers Develop AI-physical Ensemble Forecast System to Improve Typhoon Track Forecasts)
The research is featured on the latest issue of Advances in Atmospheric Sciences. (Image by AAS)

<関連情報>

相乗効果のあるアプローチ:熱帯低気圧予測における力学とAIのアンサンブル A Synergistic Approach: Dynamics–AI Ensemble in Tropical Cyclone Forecasting

Yonghui Li,Wansuo Duan,Hao Li,Wei Han,Han Zhang & Yinuo Li
Advances in Atmospheric Sciences  Published:10 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1007/s00376-026-5784-3

Abstract

This study addresses a critical challenge in AI-based weather forecasting by developing an AI-driven optimized ensemble forecast system using Orthogonal Conditional Nonlinear Optimal Perturbations (O-CNOPs). The system bridges the gap between computational efficiency and dynamic consistency in tropical cyclone (TC) forecasting. Unlike conventional ensembles limited by computational costs or AI ensembles constrained by inadequate perturbation methods, O-CNOPs generate dynamically optimized perturbations that capture fast-growing errors of the FuXi model while maintaining plausibility. The key innovation lies in producing orthogonal perturbations that respect FuXi’s nonlinear dynamics, yielding structures reflecting dominant dynamical controls and physically interpretable probabilistic forecasts. Demonstrating superior deterministic and probabilistic skills over the operational Integrated Forecasting System Ensemble Prediction System, this work establishes a new paradigm combining AI’s computational advantages with rigorous dynamical constraints. Success in TC track forecasting paves the way for reliable ensemble forecasts of other high-impact weather systems, marking a major step toward operational AI-based ensemble forecasting.

1702地球物理及び地球化学
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