AI近年快速改變全球天氣預報技術發展方向,從過去主要依靠物理方程式與超級電腦強大運算能力的數值模式,逐步加入機器學習天氣預報(Machine Learning Weather Prediction, MLWP)的新技術。氣象署數值資訊組長沈里音在近期在2026數位政府高峰會分享指出,AI與傳統數值模式並非取代關係,而是透過兩種技術互補,提高對颱風路徑、降雨及劇烈天氣變化的預測能力。
凱米颱風顯示AI掌握路徑優勢,降雨預測仍需數值模式補強
他以2024年7月的凱米颱風為例,說明AI與傳統數值模式各自的優勢。
當時氣象署比較臺灣區域數值預報模式TWRF與歐洲中期天氣預報中心(ECMWF)的AI預報系統(AIFS),在凱米颱風侵臺前約4至5天,歐洲預報中心已預測颱風將會朝向臺灣接近;相較之下,包括臺灣在內的多個傳統數值預報模式,當時傾向預測颱風往臺灣北方海域移動,直到颱風接近後才逐步修正路徑。最後凱米颱風登陸,並穿過臺灣北部。
這顯示AI模型在掌握大尺度天氣系統演變及颱風路徑預測上具備優勢。不過,沈里音指出,AI模型對臺灣局部天氣的掌握仍有限,尤其臺灣受到中央山脈等複雜地形影響,各地降雨分布差異大,在凱米颱風案例中,接近登陸階段時,臺灣的傳統數值預報對於降雨量與雨區分布的預測反而較為準確。
沈里音表示,AI像是掌握方向的「導航者」,能快速判斷颱風系統發展趨勢;傳統數值模式則像熟悉臺灣環境的「在地專家」,能利用物理模式與高解析度計算,呈現地形對風雨造成的影響。
楊柳颱風驗證AI+TWRF融合,發展區域AI融合預報能力
經過凱米颱風的驗證,氣象署後續進一步發展結合AI與TWRF的混合式預報架構。
到了2025年8月楊柳颱風,氣象署進一步結合AI與TWRF的AITWRF,驗證在颱風路徑動態及雨量預測上均有較好的表現,顯示AI負責掌握大尺度環境、數值模式補足區域細節的融合方式,可改善單一AI模型在局部天氣預測上的限制。
氣象署目前希望建立具臺灣特色的AI天氣預報能力。沈里音指出,氣象署的MLWP分為全球模式與區域模式,其中全球模式採用國際技術,氣象署聚焦發展符合臺灣本地需求的區域模式,希望能提升對本地天氣系統的預測能力。
目前氣象署已布局多項區域性AI預報技術,包括與臺灣大學合作發展的DLAMP、與美國國家大氣研究中心(NCAR)合作的CREDIT,以及參考國際框架發展的Anemoi。
從AI黑盒走向可理解模型,加入物理限制提升可靠性
沈里音強調,AI模型過去常被視為「黑盒子」,也就是輸入大量資料後產生預測結果,但難以理解模型內部如何運作。未來AI天氣預報發展的重要方向,是讓模型更符合氣象科學原理。
以NCAR發展的CREDIT為例,其作法是在AI模型中加入物理限制,例如物理一致性與能量守恆,以避免AI產生不符合自然規律的預測結果。
而Anemoi為歐洲中期天氣預報中心主導的國際AI預報合作平臺,目標是建立開放合作環境,讓不同國家的氣象單位介接資料,共同發展AI天氣預報技術。沈里音表示,雖然臺灣不是世界氣象組織(WMO)會員國,但仍希望透過其他合作方式參與相關生態系。
氣象署目前在區域MLWP的設計概念是,比較有限區域(Limited Area)、延伸/可變網格(Stretched Grid),在天氣尺度預測能力、小尺度天氣細節呈現能力、模型訓練速度、時間泛化能力、邊界處理能力等各方面的優劣。
沈里音表示,目前氣象署已完成DLAMP、CREDIT及Anemoi等框架建置與驗證,並利用A100 GPU建立訓練與推論環境,逐步建立自主發展區域AI天氣預報的能力。
挑戰複雜地形與極端天氣,未來走向Hybrid AI+NWP
不過,區域MLWP仍面臨挑戰,包括複雜地形與局地天氣特徵呈現能力不足、有限區域模式邊界處理問題,以及極端氣象事件預測能力仍待提升。
在完成區域AI預報驗證及基礎建置之後,接下來在2027年推動DLAMP的準平行作業,同時將以Hybrid AI+NWP為主軸架構,發展符合臺灣複雜地形、在地天氣需求的智慧預報系統。
為了讓天氣預報更貼近民眾的生活需求,氣象署也將AI導入預報應用之中,例如登山愛好者想要知道登山路徑的天氣預測,氣象署提供的登山助手,將天氣預報圖表和登山路線結合,依登山路線呈現溫度、降雨、風速、體感等天氣變化,讓登山客評估風險,使用者也可透過AI,幫你解讀圖表、提供建議。其他還有自行車路線的天氣預報資訊應用,幫助騎士瞭解風速資訊,決定自己的配速。
AI除了應用在氣象預報上,也被用於氣象署內部的行政工作,減輕作業負擔。沈里音分享24小時運作的氣象署資訊組,為滿足晚上的作需求,遠端連線通常有短時間連線的限制,為此同仁開發AI Agent,Agent報告目前發生什麼事,維護人員確認同意,讓Agent觸發工作流程,避免受到遠端連線的限制。
沈里音強調,氣象署將AI導入氣象預報的關鍵,不只是建立模型,而是建立完整流程,包括先定義目標、盤點資料、探索方法到建立模型,最後透過預報結果與實際觀測資料持續驗證與修正,讓AI能真正支援氣象決策。
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