NVIDIA Earth-2：全球首套完全开源的AI气象预测模型

NVIDIA Earth-2是英伟达推出的全球首套完全开源AI气象预测模型家族，依托Atlas、StormScope、HealDA三大核心架构，分别实现15天全球中期预报、0-6小时公里级临近预报、秒级初始条件生成。区别于传统数值天气预报依赖超算解算物理方程的模式，Earth-2采用端到端AI管道，实现**速度千倍提升、能耗大幅锐减**，赋能各国气象机构、企业及开发者基于开源模型构建自主可控的高精度预报系统，正式宣告气象AI迈入工业化部署时代。

NVIDIA Earth-2核心功能：

1、中期天气预报：

基于Atlas架构，提供最长15天全球天气预报，可精准预测温度、气压、风速、湿度等70余个气象变量，在关键行业基准测试中，准确性显著超越Google DeepMind GenCast等业内领先开放模型。

2、临近预报：

依托StormScope架构，通过生成式AI技术直接处理卫星、雷达数据，聚焦0-6小时短期极端天气预测，数分钟内即可生成公里级分辨率的局部风暴预测结果，为短时灾害预警提供精准支撑。

3、全球数据同化：

基于HealDA架构，攻克气象预测核心痛点——初始条件生成，将传统超算数小时的处理任务压缩至GPU端数秒完成，搭配中期预报模型，构建起当前**全球首个全AI驱动的端到端预测管道**。

4、AI降尺度：

采用条件扩散模型实现生成式AI降尺度，速度较传统方法提升500倍、能效提升10000倍，可将粗粒度预报细化至街道级别，同时支持生成多组数据集，精准评估天气事件概率分布。

5、可视化服务：

基于NVIDIA Omniverse与OpenUSD 3D框架，实现全球尺度气候模拟、地理空间数据集的聚合与可视化，支持云端高分辨率交互式探索，让气象数据更直观、更易解读。

NVIDIA Earth-2技术原理：

1、Atlas架构：

作为中期预测模型核心，通过深度学习网络处理全球尺度时空序列数据，以**端到端AI管道替代传统复杂物理方程求解**，在保障高准确性的前提下，大幅提升预测效率，实现70余个气象变量的15天全球预报。

2、StormScope架构：

临近预测模型的技术基础，运用生成式AI直接对卫星、雷达影像进行学习与推理，摆脱传统物理方程对大气运动模拟的限制，可更快速、精准捕捉风暴系统动态演变，成为**首个在风暴动力学模拟上超越传统物理方法的AI架构**。

3、HealDA架构：

全球数据同化模型的核心创新，依托GPU并行计算能力彻底重构数据同化流程，实现观测数据与预测模型的高效耦合，数秒内完成初始大气条件生成，为全AI驱动的端到端预报管道奠定核心基础。

4、CorrDiff技术：

基于条件扩散模型的生成式降尺度技术，借助生成式AI超分辨率能力，将低分辨率大气预报数据细化至高分辨率局部尺度，在保持物理一致性的同时，实现速度与能效的双重飞跃，让街道级精准气象预报成为现实。

NVIDIA Earth-2多元应用场景：

1、气象预报服务：

气象机构可基于开源模型，结合本地数据完成模型微调，构建**符合本国地理特征、完全自主可控**的国家级天气预报系统，提升本土气象预报的精准度与自主性。

2、极端天气预警：

依托FourCastNet等模型提前三周预测台风、暴雨、热浪等极端天气，生成1000组集合预报成员，为防灾减灾、应急响应争取宝贵时间，降低灾害损失。

3、清洁能源管理：

精准预测风场风力、太阳辐照度变化，优化风电场、光伏电站出力预测，提升可再生能源消纳能力，助力清洁能源产业高效发展。

4、农业精准种植：

为农户提供精准气象指导，科学安排灌溉、施肥、播种及病虫害防治时机，减少气象灾害对农业生产的影响，提升作物产量与品质。

5、航空航运安全：

实时监测航线、航道天气状况，提前规避晴空湍流、雷暴、强风等危险天气，优化飞行路径、船舶航线及起降、通航时刻，提升航班正点率与航运、飞行安全水平。

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