气象卫星可以从轨道跟踪风暴的每一次移动。然而,分析卫星读数的算法目前无法像输入地面雷达数据的算法那样估计降水量。现在,一项新研究发现人工智能可以帮助极大地改善基于卫星的估计。

准确估计某个地区的雨、雪和冰雹数量对于完善天气预报、管理重要供水和调查气候变化非常重要。但根据原始卫星数据进行准确的降水估算“并不是一件容易的事”,该研究的合著者、柯林斯堡科罗拉多州立大学的遥感科学家陈浩南解释道。卫星本质上是扫描云顶,而不是检测落在地表的物体。“从云层顶部的测量中提取地表降水信息需要能够弥补这一差距的复杂模型,”他说。
在这项新研究中,陈和他的同事分析了美国国家海洋和大气管理局运营的地球静止运行环境卫星GOES的数据。研究人员重点关注 GOES-R 卫星,该卫星扫描来自地球的可见光和红外光。
研究人员使用深度学习技术采用人工神经网络分析了 GOES-R 数据。在这些系统中,被称为“神经元”的组件被输入数据并合作解决问题,例如识别图像。神经网络反复调整其神经元之间的链接,看看由此产生的行为模式是否能更好地找到解决方案。随着时间的推移,网络会发现哪些模式最适合计算结果。然后它采用这些作为默认值,模仿人脑的学习过程。
神经网络随着学习而变化的方面,例如神经元之间连接的性质,被称为其参数。如果神经网络拥有多层神经元,则它被称为“深度”。
科学家们用超过 130 万个参数的神经网络进行了实验。他们让它分析 2018 年 5 月至 9 月和 2019 年 5 月至 9 月美国西南部的 GOES-R 红外数据,训练它获得尽可能接近地面雷达估计的降水量估计。他们还研究了系统在纳入和未纳入 GOES-16 闪电探测器数据时的表现。
“得益于近年来 GPU 服务器的出现,我们现在可以分析大量卫星数据并以相当有效的方式训练复杂的机器学习模型,”Chen说。
在对 2020 年 5 月至 9 月的 GOES-R 数据进行测试时,研究人员发现他们的人工智能系统在匹配地面雷达估计方面明显优于用于分析卫星数据的其他算法。他们还发现,当他们的人工智能模型纳入闪电数据时,它在估计强降水方面比不纳入闪电数据时要准确得多。
虽然这项新研究集中在美国东南部,但 GOES-R 卫星覆盖了西半球,“因此这项工作可以扩展到更大的领域,”Chen说。“事实上,结合亚洲其他国家共享的地球静止卫星数据,我们有可能创建覆盖全球的完整降水图。”这意味着研究人员可以在缺乏地面气象雷达的地方受益于人工智能增强的降水估算。
Chen说,未来的研究将集中于测试这些人工智能系统能否很好地推广到分析来自其他地点的数据。他补充说,为人工智能模型提供更多数据,例如有关风、湿度和当地地形特征的读数,可能会进一步改善他们的估计。
他们面临的一个潜在障碍是如何处理复杂地形中常见的小范围降水变化。“不幸的是,卫星经常面临观察这种变化的挑战,”Chen说。
相关文章:
适用于 AI PC 的英特尔 Core Ultra 芯片介绍
2024年半导体行业会进入一个上升的周期吗?
日亚化学将推出 UV-B (308nm) 和 UV-A (330nm) LED
ddr3是什么意思?ddr2和ddr3有什么区别
金刚石半导体器件具有最高的击穿电压
PX5:一种用于实时多线程调度的新 RTOS,大小不到 1KB
城域网是什么意思?城域网和广域网的区别
PCI总线是什么?pci总线是串行总线吗?pci总线和pcie总线的区别
手机发热发烫是什么原因?手机发热发烫的有效解决方法
Microchip的四款航空航天和军用级MEMS振荡器
ESIM卡是什么意思?esim卡和sim卡有什么区别
什么是usb调试模式?华为/小米/Oppo/Vivo/手机usb调试在哪
Nisshinbo Micro Devices推出NB7142和NB7143系列锂离子电池保护IC
纳米是什么单位?纳米有多小?带你走入纳米的世界
MLCC是什么意思?MLCC是什么电子产品?
Inelco Hunter推出轻质、高强度、耐腐蚀的IP68级防水连接耦合器
SiC 是新型组串式逆变器的关键
什么是热电阻?热电阻工作原理与作用以及和热电偶的区别
什么是磁盘阵列?磁盘阵列的作用详解
stc89c52rc是什么电子元件?stc89c52rc的参数/引脚图及功能和应用领域
二极管符号是什么?二极管符号怎么看方向?二极管符号正负极判断
什么是占空比?pwm、boost电路、555定时器、lm324等占空比的计算公式
以太网是什么?以太网属于什么网络
什么是arp攻击?arp攻击原理以及arp断网攻击解决方法
什么是与非门?与非门的3种表示符号与逻辑表达式
什么是节流阀?节流阀工作原理与作用
场效应管的符号、作用以及工作原理
电感单位是什么?电感单位换算公式与关系
什么是第一宇宙速度?第一宇宙速度是多少千米/马赫?
人工智能和内存安全是物联网安全的真正威胁
读卡器是什么?读卡器是干嘛的?读卡器怎么用
ad620是什么电子元件?ad620的参数/工作原理/引脚图及功能等中文资料
电脑设备管理器在哪里?设备管理器怎么打开?(3种实用方法)
全球首款AMD Linux 游戏笔记本电脑首次亮相
巩固专业专注优势 加速产品产业创新
AWS 推出了两款人工智能芯片--Trainium 和 Graviton
固态光继电器可处理高频率 ATE 信号切换
美光新的低功耗内存为元宇宙而生
什么是raid卡?raid卡是干什么的?有什么作用?
瑞萨推出采用其自行设计的 32 位 RISC-V 内核的新 CPU
CSD是什么意思?电路交换数据业务为什么被取代?
滑动变阻器的工作原理与作用
激光雷达让汽车的自动驾驶变得智能
英飞凌:新型 4.5kV 的IGBT模块可改变传输设计
什么是寄存器?寄存器的作用是什么?寄存器和存储器的区别
TDK超声波 ToF 传感器工作距离可达5米
质量为本:英飞凌推出全球首款采用微型封装的工业级eSIM卡
医疗应用传感器在提高医疗设备性能方面发挥着基础性作用
CDE的EMI抑制电容器,可在恶劣条件下工作
2023最受欢迎十大产品,5G和物联网设计在电子元件方面占据主导地位