Мы представляем HiRO-ACEv2, новейшее обновление нашей системы High Resolution Output Ai2 Climate Emulator (HiRO-ACE). HiROv2 способна с высокой точностью воспроизводить даже крайне редкие осадки, ветры и скачки давления, в то время как вся система в целом может генерировать глобальные климатические данные с разрешением 3 км примерно за 1/300 стоимости X-SHiELD — глобальной атмосферной модели высокого разрешения, которая явно моделирует штормы и другие мелкомасштабные погодные явления.
HiRO-ACE, представленная в начале 2026 года, состоит из двух частей: ACE, модели ИИ, работающей с более грубым разрешением 100 км, и HiRO, модели, которая детализирует эти грубые результаты до высокого разрешения 3 км. Самым большим изменением в HiRO-ACEv2 является новая модель детализации (даунскейлинга) HiROv2, которая теперь 1) может предсказывать несколько полей высокого разрешения одновременно вместо одних лишь осадков, благодаря чему способна охватывать гораздо более широкий спектр экстремальных погодных явлений, и 2) обладает улучшенными навыками прогнозирования экстремальных событий.
Нашей главной задачей при разработке HiRO-ACEv2 было качественное моделирование экстремальных явлений. Изменения в методе обучения HiROv2 улучшили ее способность воспроизводить наиболее интенсивные значения осадков, ветра и давления. При использовании загрубленных данных X-SHiELD она соответствует статистике целевой симуляции высокого разрешения с погрешностью в пределах 3% даже для событий настолько редких, что они происходят лишь один раз на миллион точек данных. Она также точно оценивает общую энергию тропических циклонов, включая штормы, которые она никогда не видела во время обучения, и генерирует ураганы с реалистичными «глазами» и дождевыми полосами, хотя ветер и давление вокруг «глаза» остаются несколько более асимметричными, чем в X-SHiELD. Кроме того, HiROv2 реалистично генерирует сильные ветры, стекающие по горным склонам.
Мы также обучили обновленную версию ACE для этой системы. За 10-летний период моделирования ее ураганы, средние климатические паттерны и общие распределения осадков, ветра и давления отлично согласуются с данными X-SHiELD. Это говорит о том, что грубые симуляции ACE являются прочным фундаментом для получения долгосрочных климатических данных высокого разрешения.
Объединив HiROv2 и ACE, мы сгенерировали полный год глобальных данных с разрешением 3 км. Их статистика тесно совпадает со статистикой X-SHiELD, несмотря на то, что HiRO работала на основе симуляции, запущенной ACE самостоятельно, а не на реальных данных X-SHiELD. За 10-летний период симуляции энергия ураганов HiRO-ACEv2 сопоставима с показателями X-SHiELD за тот же период, а снимки этой симуляции демонстрируют множество других экстремальных явлений, похожих на те, что наблюдаются в X-SHiELD.
В целом HiRO-ACEv2 предлагает исследователям гибкий и недорогой способ генерации множества версий данных высокого разрешения по осадкам, ветру и давлению для экстремальных явлений за 10 и более лет. Создание с ее помощью глобальных данных высокого разрешения обходится примерно в 300 раз дешевле, чем запуск X-SHiELD. Если требуется только один регион, экономия может превышать сто раз в зависимости от размера площади. Мы также работаем над оптимизированной версией HiROv2, которая может сделать ее еще более чем в десять раз быстрее.
Нам еще предстоит выполнить определенную работу в будущем: поскольку HiRO обучалась на данных X-SHiELD, она работает только с той версией ACE, которая настроена на соответствие X-SHiELD. Это означает, что она пока не может производить данные высокого разрешения для других климатических условий, таких как более теплое будущее или исторические архивы в наборах данных вроде ERA5. В дальнейшем мы планируем обучить систему на новых наборах данных X-SHiELD, включая симуляцию мира на 4°C теплее, чтобы она могла работать с различными климатическими сценариями. Мы также планируем добавить такие выходные параметры, как приземная температура, а также снег и лед, что позволит расширить сферы применения, например, для прогнозирования снежного покрова.
Визуализация и использование результатов работы HiRO
Чтобы облегчить просмотр результатов работы HiRO без необходимости запуска инференса, мы создали веб-демонстрацию, которая показывает предварительно сгенерированные осадки, ветер и давление на уровне моря от HiROv1 и HiROv2 бок о бок с X-SHiELD — симуляцией, на которой они обучались. Эта демонстрация дополняет количественные сравнения в нашем техническом отчете: она предлагает быструю визуальную проверку того, как выглядят результаты, и позволяет пользователям приблизить интересующий их регион для оценки производительности в нем.
Для более глубокого анализа модели доступны для , а наши руководства-туториалы содержат пошаговые инструкции по их запуску.
