HiRO-ACEv2: Симулация на екстремно време с разделителна способност 3 км на малка част от разходите
Представяме HiRO-ACEv2, най-новата актуализация на нашата система High Resolution Output Ai2 Climate Emulator (HiRO-ACE). HiROv2 може да възпроизвежда дори изключително редки събития с дъжд, вятър и атмосферно налягане с висока точност, докато цялата система може да генерира глобални климатични данни с резолюция 3 км на приблизително 1/300 от цената на X-SHiELD — глобален атмосферeн модел с висока резолюция, който симулира изрично бури и други метеорологични явления в малък мащаб.
HiRO-ACE, представен по-рано през 2026 г., се състои от две части: ACE — модел с изкуствен интелект, който работи с по-груба резолюция от 100 км, и HiRO — модел, който преобразува тези резултати с ниска резолюция в детайли с резолюция 3 км. Най-голямата промяна в HiRO-ACEv2 е новият модел за намаляване на мащаба, HiROv2, който вече може 1) да прогнозира едновременно няколко полета с висока резолюция, вместо само валежи, така че да обхваща много по-широк спектър от екстремни метеорологични явления, и 2) да прогнозира по-умело екстремни събития.
Основният ни фокус при HiRO-ACEv2 беше доброто симулиране на екстремни събития. Промените в начина, по който обучаваме HiROv2, подобриха способността му да възпроизвежда най-интензивните стойности на валежите, вятъра и атмосферното налягане. Когато получи данни от X-SHiELD с намалена резолюция, той съвпада със статистиките на целевата симулация с висока резолюция в рамките на 3%, дори за събития, толкова редки, че се случват само веднъж на милион точки от данни. Той също така точно оценява общата енергия на тропическите циклони, включително бури, които не е виждал по време на обучението, и генерира урагани с реалистични очи и дъждовни ивици, макар че вятърът и налягането около окото остават донякъде по-несиметрични в сравнение с X-SHiELD. Освен това HiROv2 реалистично генерира силни ветрове, спускащи се по планински склонове.
Обучихме и актуализирана версия на ACE за тази система. В рамките на 10-годишна симулация нейните урагани, средните климатични модели и общите разпределения на дъжда, вятъра и налягането се съгласуват добре с X-SHiELD. Това ни показва, че грубите симулации на ACE са надеждна основа за създаване на дългосрочни климатични данни с висока резолюция.
Комбинирайки HiROv2 и ACE, генерирахме пълна година глобални данни с резолюция 3 км. Статистиките им се доближават значително до тези на X-SHiELD, въпреки че HiRO е работил със симулация, извършена самостоятелно от ACE, а не с реални данни от X-SHiELD. В рамките на 10-годишно изпълнение енергията на ураганите на HiRO-ACEv2 е сравнима с тази на ураганите на X-SHiELD за същия период, а моментните снимки от изпълнението показват множество други екстремни събития, наподобяващи тези в X-SHiELD.
Пример за силен ураган в Северния Атлантик, генериран по време на 10-годишната симулация на HiRO-ACEv2.
Като цяло HiRO-ACEv2 предлага на изследователите гъвкав и евтин начин за генериране на множество версии на данни с висока резолюция за дъжд, вятър и налягане при екстремни събития за период от 10 или повече години. Създаването на глобални данни с висока резолюция чрез него струва приблизително 300 пъти по-малко от изпълнението на X-SHiELD. Ако е необходим само един регион, спестяванията могат да бъдат над 100 пъти по-големи в зависимост от размера на областта. Работим и по оптимизирана версия на HiROv2, която може да го направи още над десет пъти по-бърз.
Все още ни предстои работа: тъй като HiRO е обучен с X-SHiELD, той работи само с версията на ACE, настроена да съответства на X-SHiELD. Това означава, че все още не може да създава данни с висока резолюция за други климати, като например по-топло бъдеще или историческия запис в набори от данни като ERA5. Следващата ни стъпка е обучение с нови набори от данни на X-SHiELD, включително такъв, който симулира свят с 4°C по-топъл, за да може системата да работи с различни климати. Планираме също да добавим резултати като температурата близо до земната повърхност и снега и леда, което би позволило още повече приложения, например прогнозиране на снежната покривка.
Визуализиране и използване на резултатите от HiRO
Симулирана скорост на вятъра на 10 м над Долна Калифорния във визуализатора на данни на ACE: ACE2 с резолюция 100 км на основната карта и HiRO-ACEv2 с резолюция 3 км във вмъкнатото изображение.
Симулирана буря над североизточната част на Тихия океан във визуализатора на данни на ACE. Основната карта показва скоростта на вятъра на 10 м с резолюция 100 км; вмъкнатото изображение на HiRO-ACEv2 с резолюция 3 км показва по-фината структура в рамките на бурята.
За да улесним прегледа на резултатите от HiRO без изпълнение на каквито и да е изчисления, създадохме уеб демо, което показва предварително генерирани резултати за валежи, вятър и налягане на морското равнище от HiROv1 и HiROv2 редом с X-SHiELD — симулацията, с която са били обучени. Демото допълва количествените сравнения в техническия ни доклад: то предлага бърза визуална проверка на вида на резултатите и позволява на потребителите да увеличат мащаба на своя интересуващ ги регион, за да оценят представянето там.
За по-задълбочен анализ моделите са достъпни за изтегляне, а нашите учебни бележници показват как да ги използвате.
Модели, споменати в тази статия 1
Общност
· Регистрирайте се или влезте, за да коментирате
Модели, споменати в тази статия 1
Преведено автоматично от английски. Оригиналната статия е на връзката по-долу.