我們每天都在看天氣預報，大家會發現天氣預報基本準確，但也有那麼幾天不靠譜。近年來，隨著技術水平的提公升，人們對氣象服務水平的需求越來越高，因此氣象的精準預報成為氣象部門追求的目標。
「氣象的精準預報需要行業內外的結合，而創新可能在行業之外，比如引入新思想和新方法。」中國科學院自動化研究所研究員張文生告訴《中國科學報》記者，「比如，用大資料的觀點來重新審視氣象資料，就可以改變我們處理氣象資料的方式和方法，解決之前氣象預報沒有關注的問題。」
相識機緣巧合
2023年，張文生的一名博士生進入國家氣象衛星中心工作，「這個學生的博士畢業**主題是熱帶風暴形成與颱風眼路徑**，據說是世界難題。」通過幾次交流，張文生意識到計算機資訊技術可以在輔助氣象預報方面發揮作用。然而，要撮合這兩者還要靠人牽線搭橋。
不久後，張文生應邀前往國家氣象衛星中心做講座，講座圍繞氣象資料是否是大資料展開。因為張文生多年從事大資料相關工作，邀請方希望他能用大資料的觀點看看氣象資料是否具備大資料特點。
張文生記得：「那次交流座無虛席，原來搞氣象的人對我們搞機器學習、人工智慧和大資料的人很感興趣，並且希望我們能幫他們解決一些具體問題。」
隨後，國家氣象局組織人員來到張文生的實驗室做進一步討論交流，這次的焦點不再是氣象資料是不是大資料，而是圍繞如何利用氣象大資料進行降水預報展開。「他們希望我們通過採集到的氣象雷達大資料，找與降水量之間更為精準的對應關係。」2023年，張文生團隊進行了嘗試，效果很好。
於是，2023年6月25日，中國科學院自動化研究所和中國氣象局公共氣象服務中心簽署協議，共建氣象大資料與機器學習聯合實驗室，張文生任聯合實驗室主任。
實驗室成立的總體目標是希望建設研究氣象大資料機器學習、資料分析技術和開發公共氣象服務平台，推動氣象突發公共事件預警及專業氣象服務等業務發展，培養具備氣象領域知識和掌握機器學習方法的跨學科人才，助力公共氣象服務領域技術持續性創新。
創新在行業外
為實現上述目標，張文生派出一名副研究員和三名博士生常駐公共氣象服務中心，通過深入合作，他們的創新成果在公共氣象服務中心取得了較高的認可度。
在雷達分鐘級定量降水估計演算法的基礎上，張文生團隊還設計了大資料分布計算架構，開發出高解析度分鐘級降水估計的業務產品，該產品對比國內外傳統產品的各項指標取得顯著提高。
關於「結構+統計」，張文生列舉了乙個簡單的例子：騎自行車時對面汽車開過來，人腦裡形成的結構是首先不讓對面車撞來，而後是根據採集到危險的資訊作出決策。提煉氣象大資料的規律就是結合已有模型的結構進行新的統計，以作出迅速精準的預報。
聯合實驗室近期正在大力研究面向氣象大資料的實時降水估測演算法和模型，以提高基於雷達回波資訊的定量降水估計準確度，同時探索時空精細化氣象**條件下的模型精度評價標準，研發時空精細化實時降水估測工程化產品。
「雷達掃的空間很多，一般是圓錐形的區域，這些空間的區域每隔一些點就有反射因子，引數在空中形成密密麻麻的點，隨著距離地面高度、溫度和壓力不同，採集到了冰晶－雪－雨－霧的資訊，從變化中找到規律。」張文生補充道，「雖然建立這樣的模型，需要處理的資料量巨大，對我們來說也是乙個挑戰，不過我們還是成功做到了。」
應用回行業內
目前，張文生團隊提出的「結構+統計」大資料機器學習模型與演算法，以及研發的高解析度分鐘級降水估計產品，已經在全國100多部氣象雷達上業務化試執行/推廣，實現了1km×1km空間解析度分鐘級降水估計。
2023年7月28日，張文生團隊的研究成果在中國氣象局門戶**——中國天氣網上試執行，在氣象部門以及各行業領域產生了廣泛影響力。
張文生指出：「我們不僅取得了國內高分辨超短臨降水估計的方法突破，實現了1公里解析度5分鐘精準降水估計，還為中國氣象在國際公共氣象服務超短臨降水領域的討論和對話提供了科學依據。」
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