Huawei’s Pangu-Weather AI-model publiek beschikbaar
[SHENZHEN / 3 augustus 2023] Juli 2023 zal waarschijnlijk de geschiedenis ingaan als de warmste maand in 120.000 jaar. De aarde warmt op, waardoor de kans op extreme weersomstandigheden toeneemt. Elk jaar zijn er wereldwijd ongeveer tachtig tyfoons. Traditionele methoden om het weer te voorspellen, hebben enorme hoeveelheden rekenkracht nodig. Dankzij een nieuw, op AI gebaseerd weermodel verandert de manier waarop we het weer kunnen voorspellen. Dit model is nu vrijgegeven voor iedereen.
Pangu-Weather, een AI-model voor weersvoorspelling ontwikkeld door Huawei Cloud, maakt het mogelijk om nauwkeurigere weersvoorspellingen te doen en dat tienduizend keer sneller dan traditionele modellen. Daardoor wordt de tijd die nodig is voor een wereldwijde weersverwachting teruggebracht tot enkele seconden. Dit maakt de voorspelling van en de voorbereiding op extreem weer veel eenvoudiger. De resultaten van het weermodel werden op 5 juli 2023 gepubliceerd in de wetenschappelijke publicatie Nature.
AI en weersverwachting
Met de snelle toename van rekenkracht in de afgelopen dertig jaar is de nauwkeurigheid van numerieke weersvoorspellingen (op basis van wiskundige modellen) sterk verbeterd. Daardoor zijn waarschuwingen voor extreem weer en voorspellingen van klimaatverandering mogelijk geworden. Deze methode blijft echter relatief duur en tijdrovend. Om de voorspellingssnelheid te verbeteren, hebben wetenschappers onderzocht hoe ze deep learning-methoden kunnen gebruiken. Voorspellingen voor de middellange en lange termijn op basis van AI waren tot nu toe minder nauwkeurig dan traditionele voorspellingen, omdat AI meestal niet in staat was om extreem en ongewoon weer zoals tyfoons te voorspellen. Dat is nu verleden tijd.
Pangu-Weather is het eerste AI-weersvoorspellingsmodel met een hogere precisie dan traditionele numerieke voorspellingsmodellen. Het wordt nu gratis vrijgegeven voor iedereen op de website van het ECMWF (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts). Hierdoor kunnen meteorologen, weerliefhebbers en andere geïnteresseerden over de hele wereld de zeer nauwkeurige 10-daagse wereldwijde weersverwachtingen van het Pangu-Weather-model bekijken.
Dr. Tian Qi, Chief Scientist van HUAWEI CLOUD AI Field, ook verbonden aan IEEE en de Internationale Euraziatische Academie van Wetenschappen, legt uit: "Weersvoorspelling is een van de belangrijkste en meest complexe toepassingen van wetenschappelijke informatica. Op dit moment is Pangu-Weather vooral goed in het voorspellen van het verloop van atmosferische toestanden. Ons uiteindelijke doel is het bouwen van een next generation raamwerk voor weersvoorspelling met behulp van AI-technologie om de bestaande voorspellingssystemen te versterken."
Pangu-Weather vergeleken met numerieke weersvoorspelling
Naast het beschikbaar stellen van 10-daagse weersverwachtingen heeft het ECMWF ook een rapport uitgebracht waarin de voorspellingen van Pangu-Weather en het ECMWF IFS (een toonaangevend wereldwijd numeriek weersvoorspellingssysteem) van april tot juli 2023 worden vergeleken.
Volgens het rapport kan de invoering van methoden voor machine learning (ML) zoals Pangu-Weather een gamechanger zijn voor de weersvoorspelling. Dit omdat de vooruitgang van traditionele, numerieke weersvoorspellingsmethoden relatief lang duurt - ongeveer één dag per decennium, volgens de World Meteorological Organization, WMO. Dit komt door de hoge computerkosten van het uitvoeren van een voorspelling met standaardsystemen voor numerieke weersvoorspellingsmethoden. ML-modellen staan op het punt om een revolutie teweeg te brengen met voorspellingen die veel minder rekenkosten vergen en zeer concurrerend zijn in termen van nauwkeurigheid.
Nauwkeurigheid bij het voorspellen van extreem weer
De prestaties van het Pangu-Weather-model zijn getest in extreme situaties zoals de storm Eunice die Noordwest-Europa trof in februari 2022 en de eerste keer dat het 40°C werd in het Verenigd Koninkrijk in de zomer van 2022. Deze twee voorbeelden tonen aan dat datagestuurde modellen in staat zijn om extreme weersituaties te voorspellen en een leidraad kunnen bieden voor middellange-termijnvoorspellingen. Het model is ook getest op verschillende seizoenen. Conclusies in het rapport van ECMWF benadrukken de veelbelovende resultaten van Pangu-Weather. Het model is zowel goed in wereldwijde berekeningen als in extreme gebeurtenissen. Een groot voordeel van het model is dat het vroegtijdig extreem weer kan voorspellen, zodat we ons daarop kunnen voorbereiden.
Weersverwachting door Pangu-Weather op de site van het ECMWF
Het ECMWF gebruikt nu standaard een reeks datagestuurde voorspellingen. Op de website van het ECMWF zijn de voorspellingen van Pangu-Weather te zien in zes verschillende soorten kaarten op verschillende geopotentiële hoogten en drukniveaus. Al deze informatie is cruciaal voor het voorspellen van de ontwikkeling van weersystemen, het verloop van stormen, de luchtkwaliteit en weerpatronen. Zo is Pangu-Weather ook gebruikt bij het voorspellen van het verloop van tyfoon Khanun, de zesde tyfoon van dit jaar.
De toekomst van weersvoorspelling
Het ECMWF dringt al lange tijd aan op het gebruik van AI-modellen als aanvulling op de bestaande voorspellingssystemen en op onderzoek naar de sterke en zwakke kanten van dit soort modellen om uiteindelijk tot een betere weersverwachting te komen.