HiRO-ACEv2：AI 氣候模擬器以極低成本精準預測 3 公里解析度極端天氣

我們推出了 HiRO-ACEv2，這是我們高解析度輸出 AI 氣候模擬器（HiRO-ACE）系統的最新更新。HiROv2 能以高準確度重現極端罕見的降雨、強風和氣壓事件，而整個系統能以約 X-SHiELD 成本的 1/300 生成全球 3 公里解析度的氣候數據。X-SHiELD 是一個高解析度全球大氣模型，能明確模擬風暴和其他小尺度天氣。

HiRO-ACE 於 2026 年初推出，包含兩個部分：ACE 是一個在 100 公里粗略解析度下運作的 AI 模型，而 HiRO 則將這些粗略輸出銳化為精細的 3 公里細節。HiRO-ACEv2 最大的改變是新的降尺度模型 HiROv2，它現在能同時預測多個高解析度場域，而不僅僅是降雨，因此能捕捉更廣泛的極端天氣，並且在預測極端事件方面具有更高的技能。

我們在 HiRO-ACEv2 的主要重點是精確模擬極端事件。我們對 HiROv2 訓練方式的改變，提升了它重現最劇烈降雨、強風和氣壓值的能力。當給予粗略化的 X-SHiELD 數據時，它能將目標模擬的高解析度統計數據匹配到 3% 以內，即使是百萬分之一的罕見事件也能做到。

它還能準確估計熱帶氣旋的總能量，包括訓練期間從未見過的風暴，並生成具有逼真風眼和雨帶的颶風，儘管風眼周圍的風速和氣壓仍比 X-SHiELD 中更不對稱。此外，HiROv2 還能真實地生成沿山坡流下的強風。

我們也為此系統訓練了更新版的 ACE。在為期 10 年的模擬中，其颶風、平均氣候模式以及降雨、風速和氣壓的整體分佈都與 X-SHiELD 保持良好的一致性。這表明 ACE 的粗略模擬是生成長期高解析度氣候數據的堅實基礎。

將 HiROv2 和 ACE 結合起來，我們生成了為期一年的全球 3 公里數據。儘管 HiRO 是根據 ACE 獨立運行的模擬而非真實的 X-SHiELD 數據進行工作，但其統計數據與 X-SHiELD 密切匹配。在為期 10 年的運行中，HiRO-ACEv2 颶風的能量與同期 X-SHiELD 的能量相當，並且該運行中的快照顯示了各種其他類似 X-SHiELD 的極端事件。

總體而言，HiRO-ACEv2 為研究人員提供了一種靈活且經濟的方式，用於生成 10 年或更長時間內極端事件的高解析度降雨、風速和氣壓數據的多個版本。使用它生成全球高解析度數據的成本大約比運行 X-SHiELD 少 300 倍。如果只需要一個區域，根據區域大小，節省的成本可能超過一百倍。我們也正在開發 HiROv2 的精簡版本，這可能會使其速度再提高十倍以上。

我們未來仍有許多工作要做：由於 HiRO 是從 X-SHiELD 學習而來，它目前只能與為匹配 X-SHiELD 而調整的 ACE 版本配合使用。這意味著它尚無法為其他氣候（例如更溫暖的未來或 ERA5 等數據集中的歷史記錄）生成高解析度數據。

接下來，我們計劃在新的 X-SHiELD 數據集上進行訓練，包括一個模擬全球升溫 4°C 的數據集，以便系統能處理不同的氣候。我們還計劃增加近地表溫度、積雪和冰等輸出，這將允許更多的用途，例如積雪預測。