NVIDIA推出Earth-2 全球首套全开放且加速的AI气象模型与工具组合
- 陈俞萍／台北
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如今气象与气候的人工智能（AI）预测，比以往任何时候都更易于被全球各地的科学家、新创公司、开发者、企业与政府机构所使用。
NVIDIA在美国气象学会（American Meteorological Society）年会上，发表全新用于气象与气候AI的NVIDIA Earth-2系列开放模型、函式库与框架，提供全球首套完全开放且加速的气象AI软件堆叠。
这些开放技术，包含预训练模型、框架、定制化方案与推论函式库，能够加速预报的每个阶段，从处理初始观测数据到产生15天的全球预报或局部风暴预报。
气象预报过去主要仰赖运行物理模型的强大超级电脑。AI驱动的气象预报可大幅节省运算时间与成本，让更多国家、气象机构与企业得以建置符合特定应用需求的预报系统。
NVIDIA Earth-2作为首套开放且加速的模型与工具组合，使开发者能够整合原本分散的气象与气候AI能力，让各类组织得以在自有基础设施上执行、微调并部署可用于生产环境的气象AI。
这项开创性工作旨在加速气象预测、提升预报准确度、促进协作，并深化科学家对地球大气状态的整体理解。
各产业的开发者正运用Earth-2预测气象并取得可移动的洞察，包含AI气象工具供应商Brightband；气象预报单位如以色列气象局、台湾中央气象署、The Weather Company与美国国家气象局（NWS）；能源预测与电网营运公司如道达尔能源（TotalEnergies）、Eni、协鑫集团（GCL），以及与日立合作的美国西南电力池区（Southwest Power Pool）；能源交易解决方案供应商Jua与Metdesk；以及金融风险与情报公司安盛、JBA Risk Management（The Flood People）与S&P Global Energy。
全新开放模型加入Earth-2系列
NVIDIA发表的Earth-2开放气象模型包括：1. Earth-2 Medium Range由名为Atlas的全新模型架构驱动，能够对包括温度、气压、风与湿度在内的70多项气象变量进行高准确度的中期气象预报，预报时效最长可达15天。在标准基准测试中，Earth-2 Medium Range于业界最常采用的预报变量方面均优于领先的开放模型。详细信息可参考此篇研究论文。
2. Earth-2 Nowcasting由名为StormScope的全新模型架构驱动，运用生成式AI，在短短数分钟内即能将国家尺度的预报转换为公里级分辨率、0到6小时的局部风暴与危险气象预报。Earth-2 Nowcasting也是首个透过直接模拟风暴动力学，在短期降水预报方面超越传统物理气象预报模型的方案，并以AI直接预测卫星与雷达影像。详细信息可参考此篇研究论文。
3. Earth-2 Global Data Assimilation由名为HealDA的全新模型架构驱动，可产生气象预报的初始条件，也就是全球数千个位置的当前大气状态快照，包含温度、风速、湿度与气压等信息。Earth-2 Global Data Assimilation可在GPU上以数秒钟产生初始条件，而超级电脑则需要数小时。与Earth-2 Medium Range相结合，两者将能够产生最精准的气象预报，且整个流程均由开放的AI流程完成。详细信息可参考此篇研究论文。
这些模型加入了NVIDIA Earth-2堆叠中现有的开放式气象模型：1. Earth-2 CorrDiff采用名为CorrDiff的生成式AI架构，可将低分辨率、洲际尺度的预测，降尺度为高分辨率、区域尺度的气象场，从而提供地方预报所需的细致分辨率，速度相较传统方法快达500倍。Earth-2 FourCastNet3针对风、温度与湿度等多种气象变量提供高准确度预报，不仅超越领先的传统集合模型，表现亦可媲美顶尖扩散模型，同时预报速度较这些方法最高可快60倍。
2. Earth-2也整合了欧洲中期气象预报中心（ECMWF）、微软、Google等机构的开放模型。此外，Earth-2模型还可以使用NVIDIA PhysicsNeMo进行训练与微调。NVIDIA PhysicsNeMo是一套开源的Python框架，用于大规模开发AI物理模型。
气象智能的开放生态系
准确的气象预报有助于拯救生命并保护环境，同时也是农业、能源、公共卫生等产业决策的重要基础。研究人员、气象机构、气候科技创新者与企业已开始在其本地AI基础设施上执行、微调并建构这些先进模型，以解锁科学突破。
气象预报
AI气象工具供应商Brightband是NVIDIA Inception计划Sustainable Futures倡议的成员之一，正使用Earth-2 Medium Range发布每日真实世界的全球预报。
Brightband共同创始人暨CEOJulian Green表示：「新型AI气象预报工具的革命令人振奋，且随着像NVIDIA Earth-2 Medium Range这类新模型问世，这项革命正持续加速。Brightband是首批将Earth-2 Medium Range投入实际应用的业者之一，而该模型的开源特性也能加快创新，让气象产业的其他成员更容易进行模型的比较并改善。」
以色列气象局已在营运中使用Earth-2 CorrDiff，并计划导入Earth-2 Nowcasting，以每日最高8次的频率生成高分辨率预报，协助决策者更有效地应对极端气象，同时降低运算成本。
以色列气象局局长Amir Givati表示：「相较于在CPU丛集上运行未采用AI的传统数值气象预报模型，NVIDIA Earth-2模型让我们在2.5公里分辨率下的运算时间减少90%。在近期一场暴雨过后，我们使用CorrDiff训练的AI模型，在累积降雨量的6小时验证中，是我们所有运行模型里表现最好的。」
The Weather Company正在评估Earth-2 Nowcasting用于局部恶劣气象应用的可行性。美国国家气象局也正在评估新模型，以强化其营运工作流程。
能源预测与电网营运
道达尔能源正评估Earth-2 Nowcasting，以提升短期风险掌握与决策能力。道达尔能源气候与气象预报产品经理Emmanuel Le Borgne表示：「NVIDIA Earth-2代表着先进气象智能以规模化方式落地营运的重要一步。Earth-2 Nowcasting等模型对我们的业务具有开创性意义，因为这些模型在能源系统这类分秒必争且注重局部影响的领域，能够提升短期风险意识并改善决策。」
Eni正在密集测试包含FourCastNet与CorrDiff在内的Earth-2模型，用于半营运化的降尺度预测，从而产生未来数周高分辨率的气象预报与天然气需求预测。
中国最大的太阳能材料生产商之一、同时也是全球整合型能源营运商协鑫集团，已在其光电预测系统中投入营运NVIDIA Earth-2模型。与传统数值气象预报相比，Earth-2能够以更低成本提供更加精准的预测数据，并显着提升协鑫集团对光电发电量的预测准确度。
美国西南电力池区与日立合作，正在使用Earth-2 Nowcasting与FourCastNet3改善日内与日前风力预测能力，以支持美国西南电力池区的承诺，包括提升电网可靠度，并使其服务范围内的营运决策更加明智。
财务影响评估
S&P Global Energy正运用NVIDIA Earth-2 CorrDiff将气候数据转化为在地洞察，用于风险评估。全球保险集团安盛则正在使用FourCastNet产生数千个假设的飓风情境，作为其研发项目的一部分，该项目旨在进行模型评估、方法开发与既有技术的基准测试。
开始使用NVIDIA Earth-2
透过Earth-2，NVIDIA为从事气象AI创新的开发者与科学家提供先进的开放模型、数据与工具，就如同NVIDIA Nemotron、NVIDIA Cosmos、NVIDIA Isaac GR00T、NVIDIA Alpamayo及NVIDIA Clara系列模型为代理型AI、物理AI、人形机器人、自驾车与生物医学AI等领域提供开放式的创新基础。
如欲开始使用NVIDIA Earth-2开放模型，请阅读技术博客并观看教学影片。
Earth-2 Medium Range与Earth-2 Nowcasting现已透过NVIDIA Earth2Studio、Hugging Face和GitHub提供。Earth-2 Global Data Assimilation预计于2026年稍晚释出。
