风宇 - 中国气象局联合华为和南昌大学推出的空间天气大模型

风宇是什么

风宇是中国气象局联合南昌大学、华为一起推出的全球首个全链式空间天气大模型。模型用了创新的链式训练结构，把卫星观测数据和数值模式数据结合起来，能对太阳风、磁层、电离层做全链式耦合模拟，传统模型卡在算力和实时响应上的瓶颈在这里被打开。短临预报和极端事件响应是它的强项，预测误差做到国际先进水平。卫星通信、航天器轨道管理、电力防护、航空与极地航行安全保障都用得上，AI和地球空间科学也因此贴得更紧。

风宇的主要功能

• 空间天气监测与预警：太阳风、磁层、电离层的变化实时盯着，可能影响地球空间环境的极端事件提前预警。
• 卫星通信与导航保障：空间天气变化先预测到位，卫星通信干扰和导航误差随之减少，卫星系统运行更稳。
• 航天器轨道管理：航天器轨道设计可以借它优化，避免空间天气变化引起轨道偏差，任务安全有保障。
• 电力与基础设施防护：地磁暴这类事件提前预测，电力系统能早做防护，电网受到的冲击就小。
• 航空与极地航行安全提升：航空和极地航行能拿到空间天气信息支持，天上和极地路上的风险降下来。

风宇的技术原理

• 全链式耦合：太阳风、磁层、电离层先分别建模，再靠耦合优化机制模拟多个区域、多个尺度之间的信息交互和动态响应。这套链式结构能把太阳风怎么影响地球周围环境、磁场和电离层怎么相互作用，真实地还原出来。
• 数据融合：一头是卫星的真实观测数据，一头是自主研发的全链式空间天气数值模式生成的数据，两边互相补充、互相印证。
• AI 技术：把AI的核心思想和地球系统科学的机理揉在一起，用机器学习算法加深对空间天气变化过程的理解、提升预测能力，短临预报和极端事件响应尤其靠得住。
• 预测性能优化：经过长达一年的预测性能测试，风宇在太阳风、磁层、电离层各区域的24小时短临预报能力稳定，全球电子密度总含量的预测误差基本控制在10%以内，处国际领先水平。

风宇的项目地址

• 项目官网：https://www.cma.gov.cn/2011xwzx/2011xqxxw/2011xqxyw

风宇的应用场景

• 卫星通信与导航系统：太阳活动对卫星通信信号的干扰能减轻，导航误差也小一些。
• 航天器轨道管理：空间天气事件不容易把轨道带偏或造成损坏，航天任务的安全和效率都有着落。
• 电力与基础设施防护：地磁暴这类空间天气事件提前报警，电力系统来得及上防护。
• 航空与极地航行安全：航空和极地航行规划飞行、航行路线时，空间天气信息能帮上忙，路线走得更安全。
• 科学研究与教育：作为空间天气研究工具，它为科研人员和教育机构提供数据和技术平台。