相比傳統(tǒng)的高分辨率天氣預(yù)測，Earth-2 的 CorrDiff 模型在能效上提升了 10000 倍，實現(xiàn)了 AI 驅(qū)動的公里尺度精準(zhǔn)天氣預(yù)報，從而有助于提升災(zāi)害應(yīng)對能力和拯救生命。

為幫助各個地區(qū)更有準(zhǔn)備地應(yīng)對極端天氣，氣象預(yù)報人員首先需要精確掌握極端天氣即將發(fā)生的地點。

正因如此，全球各地的氣象機構(gòu)與氣候科學(xué)家紛紛采用 NVIDIA 的CorrDiff模型。這是一個生成式 AI 氣象模型，它能夠?qū)︼L(fēng)速、溫度、降水類型及降水量進(jìn)行公里尺度的精準(zhǔn)預(yù)報。該模型是用于模擬天氣和氣候狀況的NVIDIA Earth-2平臺的組成部分。

近期，《自然》系列科學(xué)雜志旗下的《通訊-地球與環(huán)境》（Communications Earth and Environment）刊登了一篇關(guān)于 CorrDiff 模型的論文。該模型作為一種易于部署的 NVIDIA NIM 微服務(wù)，已經(jīng)被氣象技術(shù)公司、科研人員及政府機構(gòu)用于優(yōu)化其氣象預(yù)測。

隨著極端天氣事件日益頻發(fā)，快速、精準(zhǔn)的高分辨率天氣預(yù)測將有助于人們更好地評估風(fēng)險、制定疏散方案、應(yīng)對災(zāi)害并開發(fā)抵御各種氣候變化的基礎(chǔ)設(shè)施，從而降低人員、社區(qū)及經(jīng)濟面臨的風(fēng)險。

全球各地的氣象機構(gòu)和初創(chuàng)企業(yè)正在積極地采用 CorrDiff 模型以及 Earth-2 中的其它工具，以提升極端天氣預(yù)測的分辨率與精度，并優(yōu)化可再生能源管理和農(nóng)業(yè)規(guī)劃。

高保真的天氣預(yù)報即將實現(xiàn)

CorrDiff 運用生成式 AI 來提高粗分辨率天氣模型的精度，它借助擴散模型技術(shù)，可將大氣數(shù)據(jù)的分辨率從 25 公里提高到 2 公里。另外，目前的文本轉(zhuǎn)圖像服務(wù)也采用了相同類型的 AI 模型架構(gòu)。

除了提高圖像分辨率，CorrDiff 還能預(yù)測輸入數(shù)據(jù)中未包含的相關(guān)變量，比如雷達(dá)反射率，該指標(biāo)可用于判斷降雨位置和強度。

CorrDiff 模型利用了天氣研究與預(yù)報模型（WRF）的數(shù)值模擬進(jìn)行訓(xùn)練，其生成的天氣模式分辨率提高了 12 倍。

最初的 CorrDiff 模型是在 NVIDIA GTC 2024 上發(fā)布的，并在《通訊-地球與環(huán)境》發(fā)表的論文中進(jìn)行了闡述。NVIDIA 與臺灣地區(qū)的氣象部門合作，根據(jù)臺灣的天氣數(shù)據(jù)對該模型進(jìn)行了優(yōu)化。

之后，NVIDIA 的研究人員和工程師致力于有效地擴展 CorrDiff 模型的覆蓋范圍，使其能夠覆蓋全球更大的區(qū)域。在 SC24 上，該模型以 NVIDIA NIM 微服務(wù)形式發(fā)布的版本覆蓋了美國大陸地區(qū)。這個版本使用美國天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行了訓(xùn)練，樣本數(shù)據(jù)集中包含了颶風(fēng)、洪水、冬季暴風(fēng)、龍卷風(fēng)和寒潮等真實世界中的自然災(zāi)害數(shù)據(jù)。

相比使用 CPU 的傳統(tǒng)高分辨率數(shù)值天氣預(yù)報，針對美國地區(qū)優(yōu)化的CorrDiff NIM 微服務(wù)速度提升了 500 倍，能效提高了 10000 倍。

CorrDiff 背后的研究團隊仍在不斷地提升該模型的功能，并且還發(fā)布了其他生成式 AI 擴散模型，展示了如何進(jìn)一步增強該模型，以使其能在不同環(huán)境中更穩(wěn)定地解析小尺度細(xì)節(jié)，并更好地捕捉罕見或極端的天氣事件。

CorrDiff 還能用于預(yù)測城市地區(qū)的下洗氣流現(xiàn)象——當(dāng)強風(fēng)向下匯聚到街道高度時，可能會損壞建筑物并影響行人安全。

氣象機構(gòu)在地圖上積極采用 CorrDiff

全球各地的氣象機構(gòu)和企業(yè)都在利用 CorrDiff 來加快氣象預(yù)測，應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋區(qū)域天氣預(yù)報、可再生能源管理和災(zāi)害管理。

例如，臺灣地區(qū)災(zāi)害防救科技中心已經(jīng)部署了 CorrDiff 模型，以加強當(dāng)?shù)氐臑?zāi)害預(yù)警。由于在 NVIDIA AI 平臺上運行 CorrDiff 模型時的較高能效，該中心預(yù)計節(jié)約的電量達(dá)到近 1 吉瓦時。CorrDiff 的預(yù)測結(jié)果被整合到該中心的災(zāi)害監(jiān)測網(wǎng)站中，幫助臺灣地區(qū)的預(yù)報員更好地為應(yīng)對臺風(fēng)做好準(zhǔn)備。

在 NVIDIA GTC 大會上探索 Earth-2

參加 NVIDIA GTC 2025，更深入地了解 Earth-2 相關(guān)的 AI 應(yīng)用。作為 AI 領(lǐng)域的全球盛會，GTC 2025 將于 2025 年 3 月 17 日至 21 日在美國加利福尼亞州圣何塞及線上同步舉行。