HiRO-ACEv2 推出全球 3 km 氣候模擬，成本約為 X-SHiELD 的 1/300

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我們推出 HiRO-ACEv2，這是我們的 High Resolution Output Ai2 Climate Emulator (HiRO-ACE) 系統的最新版本。HiROv2 能以高準確度重現極為罕見的降雨、風力和氣壓事件，而整個系統生成全球 3 km 氣候數據的成本，約為 X-SHiELD 的 1/300。X-SHiELD 是一個高解像度全球大氣模型，會明確模擬風暴及其他小尺度天氣現象。

HiRO-ACE 於 2026 年較早時推出，由兩個部分組成：ACE 是一個以較粗略的 100 km 解像度運作的 AI 模型；HiRO 則會把這些粗略輸出精細化至 3 km 的細節。HiRO-ACEv2 最大的改進，是採用全新的降尺度模型 HiROv2。它現在可以 1）一次預測多個高解像度氣象場，而非只預測降雨，因此能捕捉範圍更廣的極端天氣；以及 2）提升極端事件預測能力。

我們開發 HiRO-ACEv2 時，主要目標是準確模擬極端事件。調整 HiROv2 的訓練方式後，它重現最強降雨、風力和氣壓數值的能力有所提升。輸入經降至較粗解像度的 X-SHiELD 數據後，即使是每百萬個數據點中只出現一次的罕見事件，它生成的高解像度統計數據與目標模擬結果的差距也不超過 3%。它亦能準確估算熱帶氣旋的總能量，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；不過，風眼周圍的風力和氣壓分佈仍比 X-SHiELD 的略為不對稱。此外，HiROv2 亦能逼真地生成沿山坡下行的強風。

我們亦為這個系統訓練了更新版本的 ACE。在為期 10 年的模擬中，ACE 模擬出的颶風、平均氣候模式，以及降雨、風力和氣壓的整體分佈，均與 X-SHiELD 相當吻合。這表明 ACE 的粗略模擬是生成長期高解像度氣候數據的穩固基礎。

結合 HiROv2 和 ACE 後，我們生成了完整一年的全球 3 km 數據。其統計數據與 X-SHiELD 的十分接近，儘管 HiRO 使用的是 ACE 獨立執行的模擬，而非真實的 X-SHiELD 數據。在為期 10 年的模擬中，HiRO-ACEv2 生成的颶風能量與 X-SHiELD 同期的結果相若；該模擬的快照亦顯示了多種其他極端事件，形態與 X-SHiELD 中的事件相似。

HiRO-ACEv2 在為期 10 年的模擬中生成的一個北大西洋強烈颶風示例。

整體而言，HiRO-ACEv2 為研究人員提供了一種靈活且成本低廉的方法，可生成多個版本的高解像度降雨、風力和氣壓數據，用於研究長達 10 年或更久期間的極端事件。使用此係統生成全球高解像度數據，成本約為運行 X-SHiELD 的 1/300。如果只需要一個地區的數據，視乎範圍大小，節省的成本可超過百倍。我們亦正開發精簡版 HiROv2，預計可令速度再提升十倍以上。

我們仍有後續工作要做：由於 HiRO 是從 X-SHiELD 學習的，因此只適用於經調校以配合 X-SHiELD 的 ACE 版本。這表示它目前仍未能為其他氣候生成高解像度數據，例如較暖的未來，或 ERA5 等數據集中的歷史紀錄。接下來，我們計劃使用新的 X-SHiELD 數據集進行訓練，包括一個模擬氣温高 4°C 的世界的數據集，讓系統能處理不同氣候。我們也計劃加入近地表温度、雪和冰等輸出，支援更多用途，例如積雪預測。

HiRO 輸出的視覺化與應用

ACE 數據視覺化工具中的下加利福尼亞州上空模擬 10 m 風速：主地圖顯示 100 km 解像度的 ACE2，插圖顯示 3 km 解像度的 HiRO-ACEv2。

ACE 數據視覺化工具中，東北太平洋上空的模擬風暴。主地圖顯示 100 km 解像度的 10 m 風速；3 km 解像度的 HiRO-ACEv2 插圖則呈現風暴內更精細的結構。

為了讓用戶無須執行任何推理，也能輕鬆查看 HiRO 的輸出，我們製作了網上示範，並排展示 HiROv1 和 HiROv2 預先生成的降水量、風速及海平面氣壓輸出，以及它們接受訓練所用的模擬 X-SHiELD。這個示範補充了技術報告中的量化比較：它讓用戶快速查看輸出的視覺效果，亦可放大自己感興趣的地區，評估模型在當地的表現。

如需進行更深入的分析，模型可供下載，而我們的教學筆記本會逐步示範如何執行模型。