對于全球的科學(xué)家、初創(chuàng)公司、開發(fā)者、企業(yè)和政府機構(gòu)而言，人工智能（AI）天氣和氣候預(yù)測如今比以往任何時候都更加觸手可及。在美國氣象學(xué)會年會上，NVIDIA推出了全新的NVIDIA Earth-2開放模型、庫和框架系列，用于天氣和氣候AI，提供了世界首個完全開放、加速的天氣AI軟件棧。

這些開放技術(shù)——包括預(yù)訓(xùn)練模型、框架、定制方案和推理庫——加速了所有預(yù)測階段，從處理初始觀測數(shù)據(jù)到生成15天全球預(yù)報或本地風暴預(yù)報。

從歷史上看，天氣預(yù)報一直依賴運行物理模型的強大超級計算機。AI驅(qū)動的天氣預(yù)報節(jié)省了大量的計算時間和成本，使更多國家、氣象企業(yè)和商業(yè)機構(gòu)能夠運行特定應(yīng)用的預(yù)測系統(tǒng)。

NVIDIA Earth-2是首個開放、加速的模型和工具集，使組織能夠在自己的基礎(chǔ)設(shè)施上運行、微調(diào)和部署生產(chǎn)就緒的天氣AI。它使開發(fā)者能夠?qū)⒉煌奶鞖夂蜌夂駻I能力整合在一起。這是一項開創(chuàng)性的工作，旨在加速天氣預(yù)測、提高預(yù)測準確性、促進協(xié)作并推進科學(xué)家對地球大氣條件的整體理解。

各行各業(yè)的開發(fā)者都在利用Earth-2預(yù)測天氣并獲取可操作的見解。這包括AI天氣工具提供商Brightband；氣象預(yù)報機構(gòu)以色列氣象局、天氣（Weather）公司和美國國家氣象局（NWS）；能源預(yù)測和電網(wǎng)運營公司道達爾能源、埃尼集團（Eni）、協(xié)鑫集團（GCL）與日立合作的西南電力庫（美國區(qū)域性電力傳輸組織）；能源交易解決方案提供商Jua和Metdesk；以及保險公司安盛（AXA）、JBA風險管理公司和標普全球能源。

新的開放模型加入Earth-2家族

剛剛宣布的新Earth-2開放天氣模型包括：

Earth-2 Medium Range（中程） ：由一種名為Atlas的新模型架構(gòu)驅(qū)動，能夠?qū)χ谐填A(yù)測——即提前長達15天的預(yù)測——進行高精度天氣預(yù)測，覆蓋溫度、壓力、風和濕度等70多個天氣變量。在標準基準測試中，它在行業(yè)測量的最常見預(yù)測變量上超越了領(lǐng)先的開放模型。

Earth-2 Nowcasting（臨近預(yù)報） ：由一種名為StormScope的新模型架構(gòu)驅(qū)動，利用GenAI在幾分鐘內(nèi)完成國家級預(yù)報，對本地風暴和災(zāi)害天氣進行公里級分辨率的零到六小時預(yù)測。Earth-2 Nowcasting是首個通過直接模擬風暴動力學(xué)，在短期降水預(yù)報方面超越傳統(tǒng)基于物理的天氣預(yù)測模型的模型。它利用AI直接預(yù)測衛(wèi)星和雷達圖像。

Earth-2 Global Data Assimilation（全球數(shù)據(jù)融合） ：由一種名為HealDA的新模型架構(gòu)驅(qū)動，生成天氣預(yù)報的初始條件——當前大氣的快照，包括全球數(shù)千個地點的溫度、風速、濕度和氣壓。Earth-2全球數(shù)據(jù)同化可以在GPU上幾秒鐘內(nèi)生成初始條件，而不是在超級計算機上花費數(shù)小時。當與Earth-2Medium Range結(jié)合時，這產(chǎn)生了由開放、完全AI流水線生成的最有技能的預(yù)測結(jié)果。

這些新模型加入了NVIDIA Earth-2堆棧中現(xiàn)有的開放天氣模型：

Earth-2 CorrDiff：使用一種名為CorrDiff的GenAI架構(gòu)，將低分辨率、大陸尺度的預(yù)測降尺度為高分辨率、區(qū)域尺度的天氣場——提供本地預(yù)報所需的細粒度分辨率，速度比傳統(tǒng)方法快500倍。

Earth-2 FourCastNet3：為各種天氣變量（如風、溫度和濕度）提供高預(yù)測精度，超越了領(lǐng)先的常規(guī)集合模型，并媲美頂級擴散方法，同時產(chǎn)生比這些方法快60倍的預(yù)測。

Earth-2還整合了歐洲中期天氣預(yù)報中心（ECMWF）、微軟、谷歌和其他機構(gòu)的開放模型。此外，Earth-2模型可以使用NVIDIA PhysicsNeMo進行訓(xùn)練和微調(diào)，這是一個用于大規(guī)模開發(fā)AI-物理模型的開源Python框架。

天氣智能的開放生態(tài)系統(tǒng)

準確的天氣預(yù)報有助于拯救生命和保護環(huán)境——并且是農(nóng)業(yè)、能源、公共衛(wèi)生和其他行業(yè)決策的基石。研究人員、氣象機構(gòu)、氣候科技創(chuàng)新者和企業(yè)已經(jīng)在這些最先進的模型上運行、微調(diào)和構(gòu)建，利用自己的本地AI基礎(chǔ)設(shè)施解鎖科學(xué)突破。

天氣預(yù)報

AI天氣工具提供商Brightband——NVIDIA Inception計劃"可持續(xù)未來"倡議的成員——正在運行Earth-2中程模型，每天發(fā)布現(xiàn)實世界的全球預(yù)報。

"新AI天氣工具用于預(yù)報的革命非常令人興奮，并隨著NVIDIA Earth-2中程模型等新模型的出現(xiàn)繼續(xù)加速，"Brightband聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Julian Green表示。"Brightband是最早運行Earth-2Medium Range模型的機構(gòu)之一，該模型的開源特性加速了創(chuàng)新，使氣象企業(yè)的其他成員能夠更容易地進行比較和改進。"

以色列氣象局正在運行中使用Earth-2 CorrDiff——并計劃使用Earth-2臨近預(yù)報——每天生成多達8次高分辨率預(yù)報，使決策者能夠更有效地應(yīng)對極端天氣，同時降低計算成本。

"與在CPU集群上運行不使用AI的經(jīng)典數(shù)值天氣預(yù)報模型相比，NVIDIA Earth-2模型在2.5公里分辨率下將計算時間減少了90%，"以色列氣象局局長Amir Givati表示。"在最近的一場暴雨之后，我們使用CorrDiff訓(xùn)練的AI模型在六小時累積降水驗證中是我們所有運行模型中最好的。"

天氣公司正在評估Earth-2臨近預(yù)報用于本地惡劣天氣應(yīng)用，NWS正在評估新模型以增強其運行工作流程。

能源預(yù)測和電網(wǎng)運營

道達爾能源正在評估Earth-2臨近預(yù)報以改善短期風險意識和決策。

"NVIDIA Earth-2代表了先進天氣智能如何大規(guī)模運行化運營的重大飛躍，"道達爾能源氣候和天氣預(yù)報產(chǎn)品經(jīng)理Emmanuel Le Borgne表示。"像Earth-2臨近預(yù)報這樣的模型對我們的業(yè)務(wù)來說具有突破性意義，因為它們改善了能源系統(tǒng)中的短期風險意識和決策，在這些系統(tǒng)中，幾分鐘和本地影響至關(guān)重要。"

埃尼集團正在密集測試Earth-2模型，包括FourCastNet和CorrDiff，用于半運行性降尺度預(yù)測，以提前數(shù)周生成概率性、高分辨率的天氣和天然氣需求預(yù)測。

協(xié)鑫集團是中國最大的太陽能材料生產(chǎn)商之一和全球綜合能源運營商，正在運行NVIDIA Earth-2模型用于其光伏預(yù)測系統(tǒng)。與傳統(tǒng)數(shù)值天氣預(yù)報相比，Earth-2以更低的成本提供更準確的預(yù)測數(shù)據(jù)，顯著提高了GCL光伏發(fā)電預(yù)測的準確性。

西南電力庫與日立合作，正在使用Earth-2臨近預(yù)報和FourCastNet3改善日內(nèi)和日前風力預(yù)報。這項工作支持西南電力庫增強電網(wǎng)可靠性并在SPP服務(wù)區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)更明智運營決策的承諾。

金融影響評估

標普全球能源正在利用NVIDIA Earth-2 CorrDiff將氣候數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為本地見解用于風險評估。

全球保險集團安盛（AXA）正在使用FourCastNet生成數(shù)千個假設(shè)颶風情景，作為其模型評估、方法論開發(fā)和現(xiàn)有技術(shù)基準測試研發(fā)計劃的一部分。

通過Earth-2，NVIDIA正在向天氣AI領(lǐng)域創(chuàng)新的開者和科學(xué)家提供最先進的開放模型、數(shù)據(jù)和工具，類似于NVIDIA Nemotron、NVIDIA Cosmos、NVIDIA Isaac GR00T、NVIDIA Alpamayo和NVIDIA Clara模型系列分別為智能體AI、物理AI、人形機器人、自動駕駛車輛和生物醫(yī)學(xué)AI提供開放創(chuàng)新基礎(chǔ)。