英伟达推出AI天气预报全家桶！提速15天全球预报，比超算更省钱

智东西
作者 ZeR0
编辑 漠影

智东西1月30日报道，本周，英伟达针对天气预报放出AI大招，在美国气象学会年会上公布一套“天气和气象AI全家桶”，包括全新NVIDIA Earth-2系列开放模型、库和框架，提供了全球第一个完全开放、加速的气象AI软件栈。

这些开放技术包括预训练模型、框架、定制方案和推理库，加速了所有预测阶段，从处理初始观测数据到生成15天全球预报或局部强对流天气预报。

通过NVIDIA Earth-2，英伟达想把“天气预报”这件事从少数的超级计算机特权，变成更多机构都能跑得起、改得动、部署得了的工程能力。

以前，天气预报长期依赖于运行基于物理模型的大型超级计算机。AI驱动的天气预报，则可以节省大量的计算时间和成本，让更多国家、气象机构和企业能够运行针对特定应用场景的预报系统。

NVIDIA Earth-2作为首个开放、加速的模型与工具集，使开发者能将分散的天气和气象AI功能整合在一起，让各组织能在其自家基础设施上运行、微调和部署生产就绪型气象AI模型。

这项开创性的工作，有助于加快天气预报速度，提高预报准确性，促进科研协作，并增进科学家对地球大气状况的整体了解。

一、从15天预报到临近预报，Earth-2都包办了

英伟达公布的全新Earth-2开放天气模型包括：

（1）15天中期天气预报：Earth-2 Medium Range（Atlas）

Earth-2 Medium Range中期预报模型采用基于全新架构的Atlas模型，能够对70多个气象变量（比如温度、气压、风、湿度等）进行15天内的高精度预测。

在行业标准测试中，该模型在业内最常用的预报变量上均优于领先的开放模型。

（2）0到6小时临近预报：Earth-2 Nowcasting（StormScope）

Earth-2 Nowcasting采用基于全新架构的StormScope模型，利用基于卫星和雷达数据训练的生成式AI技术来预测真实云层和降雨系统的演变，短短几分钟即可将国家尺度的预报转化为公里级分辨率、0至6小时的局部风暴和恶劣天气预报。

该模型是首个通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测模型的平台。它利用AI技术直接预测卫星和雷达图像。

（3）数据同化：Earth-2 Global Data Assimilation（HealDA）

Earth-2全球数据同化系统采用基于全新架构的HealDA模型，能够生成天气预报的初始条件——即全球数千个地点当前大气状况的快照，包括温度、风速、湿度、气压等参数。

以前超级计算机要花几个小时，而这一系统在GPU上仅需数秒即可生成初始条件。结合Earth-2 Medium Range，该系统能通过开放式全AI工作流生成精准的预报预测。

Earth-2 Medium Range和Nowcasting现已通过NVIDIA Earth2Studio、Hugging Face和GitHub公开提供，全球数据同化功能预计将于今年晚些时候发布。

Earth2Studio地址：github.com/NVIDIA/earth2studio

Hugging Face地址：huggingface.co/collections/nvidia/earth-2

GitHub地址：github.com/NVIDIA/earth2studio

这些模型将加入NVIDIA Earth-2软件栈中现有的开放天气模型：

• Earth-2 CorrDiff，基于生成式AI架构的CorrDiff模型，将粗分辨率的大陆尺度预测结果降尺度为高分辨率的区域尺度天气场，提供本地预报所需的精细分辨率，比传统方法快500倍
• Earth-2 FourCastNet3，对各种天气变量（如风、温度和湿度）的预测精度很高，超越了领先的传统集合预报模型，可与顶级的基于扩散的方法相媲美，同时预报生成速度比其他AI方法快60倍

Earth-2还集成了来自欧洲中期天气预报中心（ECMWF）、微软、谷歌等机构的开放模型。

此外，Earth-2中的模型可使用一个用于大规模开发AI物理模型的开源Python框架NVIDIA PhysicsNeMo来进行训练和微调。

二、已落地天气预报、能源&电网、财务影响评估等场景

精准的天气预报有助于拯救生命和保护环境，是农业、能源、公共卫生及其他行业决策的重要基石。

研究人员、气象机构、气候技术创新者和企业已经开始利用他们自己的本地AI基础设施，运行、微调和开发拓展这些先进模型，来取得科学突破。

英伟达展示的应用场景包括天气预报、能源预测和电网运行、财务影响评估等。

先来看天气预报场景，AI气象工具供应商Brightband正在运行Earth-2 Medium Range，每日发布全球实况天气预报；以色列气象局正在运行Earth-2 CorrDiff，并计划采用Earth-2 Nowcasting，每天生成多达8次的高分辨率预报。

据以色列气象局局长Amir Givati透露，与在CPU集群上运行不使用AI的传统数值天气预报模型相比，采用NVIDIA Earth-2模型在2.5公里分辨率下可将计算时间缩短90%。

“在最近一场暴雨之后，我们使用CorrDiff训练的AI模型在6小时累计降水量的验证中，表现优于我们所有业务模型。”Amir Givati说。

气象预报机构The Weather Company正在评估Earth-2 Nowcasting在局部极端天气应用中的可行性，美国国家气象局也在评估这些新气象模型以优化其业务工作流。

能源预测和电网运行方面，道达尔能源正在评估Earth-2 Nowcasting，以提高短期风险意识和决策能力；埃尼公司正在密集测试Earth-2 FourCastNet和CorrDiff模型，以实现对预测结果进行半业务化降尺度，从而提前数周生成高分辨率的概率性天气与天然气需求预测。

中国最大的太阳能材料生产商之一、全球综合能源运营服务商协鑫集团正在其光伏发电功率预测系统业务中运行Earth-2模型。与传统的数值天气预报相比，Earth-2能够以更低成本提供更精确的预测数据，显著提升协鑫光伏发电预测的准确性。

西南电力池（SPP）与日立公司合作，利用Earth-2 Nowcasting和FourCastNet3来提升日内和日前风电预测精度，以增强电网可靠性，并在其服务范围内推动更明智的运行决策。

财务影响评估方面，标普全球能源正在利用Earth-2 CorrDiff将气候数据转化为本地化风险评估洞察；全球保险巨头安盛集团正用FourCastNet生成数千种假设的飓风情景，作为其研发项目的一部分，用于模型评估、方法学开发及现有技术的基准测试。

结语：推动天气预报迈向“AI平权”

通过Earth-2，英伟达为从事气象AI创新的开发者和科学家提供先进的开放模型、数据和工具，这与NVIDIA Nemotron、Cosmos、Isaac GR00T、Alpamayo和Clara模型系列分别为代理式AI、物理AI、人形机器人、辅助驾驶汽车和生物医学AI的创新提供开放基础的方式类似。

大模型时代的竞争正在快速演变，从过去拼训练规模和参数体积，迈向越来越多场景拼推理效率、部署便利、端到端工作流的完成度。

通过将Earth-2系列模型、库、框架开放出来，以及整合更多外部优质资源，英伟达提供了可组合、可部署、可加速的工作流，进一步降低天气预报的门槛，为农业、交通、能源、电网、保险、科学研究等领域提供助力。