“智”理江河 ——福建数字孪生技术重塑流域气象治理

闽江岸边，人们在探求：如何精准“算”雨，防患于未然？如何不断缩小对风险区域的“包围圈”，避免人员伤亡？如何提高预报预警准确率，避免出现“狼来了”效应？现代流域治理技术虽日趋成熟，但洪涝灾害的精细化风险预警仍存在瓶颈。

针对流域中的洪涝链生灾害发展趋势难预判、防御瓶颈难诊断、应对时机难把握、气象和水文数据难结合……这些“老大难”问题，福建省气象局联合清华大学，协同应急、水利等部门开展流域气象领域的AI数字孪生示范应用，直面流域气象治理中亟待解决的痛点。

数字孪生、AI、智算：共筑流域场景“铁三角”

福建省以丘陵山区为主，河流众多，山洪是洪涝灾害中最突出问题。据统计，山洪灾害防治区人口约占全省总人口84%，1950年以来山洪灾害频发，特别是其中的几次大洪灾给闽北人民留下沉重的记忆。气候变化导致暴雨趋多趋强，山洪防治形势更加严峻，最近一次在2024年6月9—18日，南平连续10天强降雨，城市和农村普遍出现险（灾）情。

4月29日，在第八届数字中国建设峰会数字气象分论坛上，基于AI与数字孪生融合的流域气象水文风险预警应用技术重磅发布，给出破解洪涝问题的数字策略。 

依托“海峡智眸”数字智能预报业务体系，通过无人科技赋能创制新设备，天空地一体化协同解决数字孪生流域监测感知关键难题；以人工智能技术赋能水文算法，提升暴雨和洪水融合预报精准度。基于流域地表监测无人机、雷达监测、福建特色数字智能预报算法、气象大模型、AI水文模型，实现百平方公里数字孪生流域快速构建、亚米级山洪和城市内涝的分钟级快速预报和实景三维展示定量、立体、动态监测推演洪水过境结果，实现了从“天气预报”到“风险预警”，为政府部门灾前、灾中、灾后指挥调度决策提供科学依据。

咬合式：“天上”+“水中”智算双轨驱动风险预警

数字技术中的数据，从哪里来？

科研人员汇总了高密度气象水文站网、雷达、卫星及AI融合产品等观测信息，融合实时气象数字预报、水文模型与风险预警技术，加之人工智能、大数据和数字孪生加持，为提前识别流域气象风险建好关键工具。

精准的预报，让预警更具权威性和实效性。

福建省气象局聚焦数智能降水预报关键核心技术发展，组建海峡数字气象创新研发基地，围绕福建气象数智降水预报算法和人工智能大模型融合应用深入攻关，构建全国领先的“海峡智眸”数字智能预报体系，实现未来0-360小时降水逐小时滚动预报，3小时临近降水预报精确到分钟，持续筑牢精细化流域气象预报根基。

怎样精细化监测致洪暴雨？

基于S波段和X波段双偏振雷达、星载雷达等多源数据，科研人员构建了双偏振雷达观测量垂直廓线订正模型，研发了超高时空分辨率致洪暴雨双偏振雷达降水反演技术，构建致洪暴雨精细化监测系统，精准捕捉致洪暴雨。

眼下，百平方公里区域未来24小时水动力过程已实现分钟级模拟，这得益于在构建的AI加数值预报的水动力代理模拟加速框架，发挥GPU并行加速大尺度推演、人工智能强化细部模拟的数智融合效能。

看不见的算力，看得见的变革。数智化技术正加速融入流域气象治理，以新质生产力赋能气象高质量发展。（李冬梅 林青）