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气象数字孪生平台通过创建现实世界气象条件的虚拟副本，为气象监测、预报和决策提供强大的支持。这些平台能够对降水、气温、气压、风力等关键气象指标进行实时监测和分析，并支持灾害气象预警告警，辅助管理者全面掌控气象态势
[1][2]
。
智慧气象三维可视化决策系统平台主要用于气象数据的采集、处理、分析和可视化。这种平台通过整合多种技术，如物联网、互联网、人工智能等，实现全时空气象监测和事件处置全过程态势感知，提供辅助决策支撑
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中国气象局正在推进数字孪生大气系统建设，通过地球数字孪生系统加强对数据的观测和处理，利用人工智能技术提高气象预报预测的准确率，从而推动气象事业的发展
[4]
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数字孪生技术在气象灾害防治中发挥着越来越重要的作用。通过构建与现实世界对应的虚拟模型，结合实时数据和模拟，可以更好地进行风险评估和预警
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在内涝场景中，气象研发人员基于城市气象影响阈值矩阵技术，融合土地利用、地表高程、隐患点等多源数据要素，构建了暴雨内涝风险预估业务和服务产品
[9]
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数字孪生技术被认为是预测未来环境和气候变化的有力工具。传统的物理模型在预测预报中存在很多未解的不确定性因素，而数字模型和大量数据的融合可以提高预测的准确性
[8][13]
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气象正呈现出地球系统框架下的智能化发展趋势，数字孪生地球等已经成为国际气象发展年度热词。这种趋势表明，数字孪生技术在全球范围内得到了广泛应用和认可
[14]
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气象的数字孪生技术在功能模块、数据可视化、预报准确率提升、灾害防治、多源数据融合以及未来环境预测等方面都取得了一定进展，并且在国际上也得到了广泛关注和应用。
气象数字孪生技术在提高预报准确率方面的具体应用案例有哪些？
1.
智慧气象可视化决策系统
：该系统通过整合气象监管相关部门现有数据资源，覆盖气象管理各领域。它利用数字孪生技术，支持气象日常监测、气象灾害监测和气象灾害响应等功能，从而提高了气象预报的准确性和及时性
[18]
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2.
数字孪生智慧气象可视化决策系统
：该系统专门用于冰雹预报和防灾减灾工作。通过数字孪生技术，该系统能够实现高精度的气象预测和及时响应，帮助用户一屏掌握综合气象态势，从而有效提高了冰雹预报的准确率
[18]
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3.
智慧气象三维可视化决策系统平台
：该平台通过先进的人机交互方式，实现了气象日常监测、气象灾害监测和气象灾害响应等功能。通过数字孪生技术，该平台能够整合和分析大量气象数据，提高了气象预报的准确性和响应速度
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泰瑞数创科技（北京）股份有限公司与辽宁省气象灾害监测预警中心合作，开发了基于数字孪生技术的气象系统。该系统在汛期的气象预报和灾害预警中发挥了重要作用
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英伟达发布的“地球2号”数字孪生项目，利用先进的生成式人工智能技术，可以预测地球气候变化，并在极端天气事件多发地区挽救生命。此外，“地球2号”还与Nvidia Omniverse平台结合，进一步提升了灾备和救灾策略的效率
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计讯物联研发的小流域山洪数字孪生预报预警解决方案，通过数字化手段实现全域感知、实时监测和动态预警。该方案因地制宜地应用于具体项目中，有效提升了山洪灾害的监测和预警能力
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英国NERC推动的项目，由赫尔大学牵头，为赫尔和约克郡东瑞丁地区建立了一个水相关灾害预警和决策数字孪生系统。该系统针对该地区受洪水等水文气象灾害的严重影响，提供了有效的预警和决策支持
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数字孪生技术可以更高效、更精准地监测、预测和应对气象灾害，为防灾减灾工作做出重要贡献。其次，数字孪生技术为气象灾害的预测提供了强有力的支持
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“数字孪生曹娥江流域防洪应用”项目通过探索实践，实现了流域防洪“一舱四场景”（驾驶舱﹢预报、预警、预演、预案场景），并采用“三图一清单”（概化图、详细图、数据清单）的方法，提升了防洪能力
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根据地质灾害风险区的地形条件、地质构造、地层岩性等因素构建指标预警模型，实时接入气象预报和传感监测信息，动态监测感知风险，并向基层与受威胁群众发送预警信息
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基于数字孪生技术提出的城市洪涝灾害评估与预警系统，解决了现有系统在感知与动态响应能力不足、决策实时性差等问题。该系统包含物理城市、虚拟城市、智能服务、孪生数据和虚实结合的多种功能
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数字孪生技术在气象灾害风险评估和预警中的应用非常广泛，涵盖了从小流域到大范围地区的各种气象灾害。
数字孪生技术在多源数据融合中的具体实施策略和挑战有哪些？
具体实施策略
数字孪生技术需要大量的数据支持来构建一个准确、可靠的模型。然而，现实世界中的数据往往分散、不完整，这就需要高效的数据收集、存储、处理和分析功能
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。常见的数据融合方法包括数据集成、数据匹配等，通过数据清洗、转换和整合来创建统一的数据集
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在多源数据融合中，可以采用基于联邦学习的算法，利用Tucker分解理论，通过构建一个具有异构数据空间维度的高阶张量，实现对多模态数据的融合和记忆
[36]
。此外，还可以综合运用多种方法，对多源异构的原始数据进行挖掘，将得到的内涵、模式、决策及其他“软因素”等进行综合、全面分析
[35]
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多源数据融合算法可以根据其特点进行分类，如物理模型类、基于参数类和基于认识模型类等，每类算法都有其独特的优势和适用场景
[37]
。在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的算法，并进行相应的调整和优化。
面临的挑战
如何确保数据的质量和完整性是数字孪生技术面临的首要挑战。数字孪生技术需要解决如何实现高效的数据收集、存储、处理和分析等功能的问题。这不仅涉及到硬件设备的性能，也涉及到软件算法的优化
[29]
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构建实时数字孪生副本时，需要不断地更新和同步数据，以反映现实世界中的变化。这对系统的实时性和动态更新能力提出了较高的要求
[31]
。如果不能解决由数字孪生带来的开发难题，企业就无法享受这种技术带来的便利。这些难题包括但不限于数据融合的复杂性、算法的选择和优化等
[31]
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在气象领域，数字孪生技术的未来发展趋势和潜在影响是什么？
数字孪生技术将显著提高气象预报的准确性。通过创建大气环境的虚拟副本，数字孪生技术能够集成来自地面站、卫星、雷达等多种数据源，从而提供更全面和精确的气象信息
[41]
。这种集成化的技术不仅能够动态模拟过程、系统和环境，还能在数字空间完全再现物理或现实世界中的对应物，从而大幅提升预测极端天气的精准性
[40]
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数字孪生技术在气象灾害防治中具有重要作用。传统的气象监测虽然能够提供大量信息，但往往缺乏时效性和监测精度。数字孪生技术能够大幅提升这些方面的性能，使得气象灾害的监测更加精确和及时
[43]
。这对于应对和减轻气象灾害带来的影响至关重要。
此外，数字孪生技术还将推动气象事业的整体发展。中国气象局计划通过地球数字孪生系统加强对数据的观测和处理，并利用人工智能技术进一步提高气象预报的预测准确率
[39]
。这种技术的应用不仅能够提升单一预报的效果，还能通过系统建设和运用过程中产生的大量数据，为气象科学研究提供宝贵的资源。
数字孪生技术在智慧气象领域也有广泛应用前景。例如，智慧气象数字孪生IOC系统支持整合气象监管相关部门现有信息系统的数据资源，深度融合5G、大数据、云计算、AI、融合通信等前沿技术应用，将信息、技术、设备与气象监管部门需求有机结合，覆盖气象日常监测、气象灾害监测等多个方面
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数字孪生技术在气象领域的未来发展趋势将是多方面的，不仅能够显著提高气象预报的准确性和时效性，还能在气象灾害防治和智慧气象领域发挥重要作用。
国际上在气象数字孪生技术方面的合作项目及成果有哪些？
NVIDIA发布了地球气候数字孪生技术，The Weather Company和台湾气象部门成为首批采用全新Earth-2 云API的机构。该技术使用AI加速全球气候和天气的高分辨率模拟和可视化，实现了2公里的空间分辨率
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广东省基础与应用基础研究基金区域联合基金项目“海洋-气象灾害数字孪生、数值模拟技术研发及其示范应用”由我院牵头承担。该项目已于2022年启动，旨在开发海洋-气象灾害的数字孪生和数值模拟技术，并进行示范应用
[51]
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海南省科学技术厅发布了2025年海南省国际科技合作研发项目申报指南，支持开展基于人工智能、数字孪生、大数据、物联网等技术的气象业务领域的高分卫星数据应用
[55]
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国际上多个国家启动了数字孪生地球项目，这些项目利用新一代大数据分析方法和人工智能方法来实现数字孪生地球的目标。这些技术被认为是应对全球气候挑战的重要手段
[56]
。三位顶尖科学家正在帮助带领建立地球数字孪生的计划，该计划旨在帮助人们了解全球变暖的影响并做出应对。这是一个计算史上最雄心勃勃的计划之一
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这些合作项目在推动气象数字孪生技术的发展方面取得了一定成果，包括提高气象预测的精度、加速全球气候变化的研究以及提升气象灾害应对能力。
相关事件
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事件名称
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事件时间
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事件概述
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类型
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气象数字孪生技术的发展与应用
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2023年3月1日至2024年6月6日
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气象数字孪生技术通过创建虚拟副本，支持气象监测、预报和决策，提高了气象预报的准确率。
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科技创新与应用
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中国气象局推进数字孪生大气系统建设
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2024年5月24日
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中国气象局利用地球数字孪生系统加强数据观测和处理，提高气象预报预测准确率。
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政府行动/政策推进
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数字孪生在气象灾害防治中的作用增强
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2024年5月31日
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数字孪生技术在气象灾害防治中发挥越来越重要的作用，通过构建虚拟模型进行预测和管理。
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科技应用与社会效益
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全球气候技术行业的发展
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2024年3月18日
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当前气候技术行业的规模达到200亿美元，NVIDIA发布地球气候数字孪生，展示了其在数秒内发布预警和最新预报的能力。
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行业发展
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《全球气象发展报告》发布
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2024年3月23日
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《全球气象发展报告》显示气象正呈现智能化发展趋势，包括数字孪生地球等成为国际气象发展的年度热词。
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科研成果/报告发布
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参考资料
1. 气象数字孪生的主要功能模块 [2024-04-07]
2. 气象数字孪生的主要功能模块原创 [2024-04-07]
3. 数据可视化：智慧气象决策平台的孪生之旅 [2023-10-12]
4. 中国气象局：推进数字孪生大气系统建设，提高气象预报准确率 [2024-05-24]
5. 数字孪生是如何在气象灾害防治中做出贡献的？- 豆豆狐 [2024-05-31]
6. 智慧气象- 睿呈时代—领先的数字孪生技术服务商
7. 智慧气象IOC | 数字孪生应用开发引擎三维可视化
8. 数字孪生为预测未来环境和气候变化提供有力工具 [2023-03-01]
9. 启动数字大气赋能数字孪生城市工作汛期四类智能应用场景 ... [2024-06-06]
10. NVIDIA 发布地球气候数字孪生 [2024-03-18]
11. 数字孪生流域建设先行先试进展通报（7—8月） [2023-09-08]
12. 宋君强：地球系统数字孪生的构建与挑战 [2024-02-05]
13. 数字孪生为预测未来环境和气候变化提供有力工具 [2023-03-01]
14. 我国首部《全球气象发展报告》发布系统呈现 ... [2024-03-23]
15. 中国气象局发布下一代大气数值模式--经济·科技 [2024-03-22]
16. 中国气象局下一代大气数值模式发布 [2024-03-22]
17. 中国气象局下一代大气数值模式发布 [2024-03-20]
18. 数字孪生| 数据可视化| 指挥中心大屏可视化决策系统 [2021-01-18]
19. 中国气象局发布下一代大气数值模式 - 科技频道- 光明网 [2024-03-22]
20. 智慧气象三维可视化决策系统平台(数字孪生)-解决方案开发 ... [2021-12-31]
21. 泰瑞数创SmartEarth：全产业链数字孪生技术与服务专家 [2022-07-20]
22. 英伟达发布“地球2号”数字孪生，可以预测地球气候变化 [2024-03-20]
23. 小流域山洪灾害监测预警预报数字孪生技术数字化监管 [2024-02-28]
24. 英国NERC利用数字孪生技术推动环境科学变革 [2024-04-11]
25. 数字孪生如何提升气象灾害防治效率 [2024-05-31]
26. 数字孪生曹娥江赋能流域水旱灾害防御 [2023-03-20]
27. 当地灾智治遇上数字孪生：构建地灾防治数智化管理新范式 [2024-04-18]
28. 基于数字孪生技术的城市洪涝灾害评估与预警系统分析
29. 数字孪生技术的挑战与机遇 [2024-01-08]
30. 数字孪生技术的挑战与发展方向 - VR虚拟仿真公司-中禹维 [2023-10-24]
31. 构建数字孪生的四大挑战 [2023-11-02]
32. 多源数据融合算法综述_融合多源数据的状态认知和场景建模。-csdn博客
33. 什么是数据融合_数据融合的特点 — 亚马逊云科技
34. 数字孪生技术的应用前景与挑战 [2024-02-18]
35. 基于“物理—事理—人理”的多源异构大数据融合探究 [2023-11-07]
36. 基于联邦学习的多源异构数据融合算法
37. 多源数据融合算法综述 - 百度学术
38. 一种多源异构数据融合方法及其应用研究 [作者：姜建华 · 2016 · 被引用次数：2]
39. 中国气象局：推进数字孪生大气系统建设，提高气象预报准确率 [2024-05-24]
40. 数字孪生地球：我国发布下一代大气数值模式，基础算法完全自主_预报 [2024-03-24]
41. 中国气象局：推进数字孪生大气系统建设，提高气象预报准确率 [2024-05-24]
42. 图观 - 智慧气象 Ioc | 数字孪生应用开发引擎三维可视化
43. 数字孪生在气象灾害防治中的重要贡献原创 [2024-05-31]
44. 上海启动数字大气赋能数字孪生城市工作汛期四类智能应用场景开展业务应用-中国气象局政府门户网站 [2024-04-30]
45. 如何利用数字孪生技术更好地了解环境影响？[2023-03-09]
46. 数字孪生技术的未来发展趋势 [2024-02-18]
47. 中国数字孪生行业发展现状研究与未来投资预测报告（2023- ...
48. 数字孪生的大方向趋势及未来原创 [2024-03-09]
49. NVIDIA 发布地球气候数字孪生 [2024-03-19]
50. 福建省气象部门两项数字技术创新成果亮相第六届 ... [2023-04-27]
51. 气象灾害数字孪生、数值模拟技术研发及其示范应用”方案 ... [2023-05-25]
52. 国务院关于印发气象高质量发展纲要（2022—2035年）的通知 [2022-10-15]
53. 气象高质量发展纲要（2022—2035年） [2022-06-01]
54. 国家气象信息中心-中国气象数据网
55. 海南省科学技术厅关于发布2025年海南省国际科技合作研发 ... [2024-03-12]
56. 中国科学院李新：用“数字孪生地球”技术应对全球气候挑战 [2023-11-23]
57. AI、数字孪生将掀起新一轮气候研究创新浪潮 - NVIDIA 博客 [2023-07-03]
58. 科学家呼吁开展气候合作 - 首页-NVIDIA AI 计算专区 [2023-07-14]
