🤗 النماذج | 📄 الورقة البحثية | 📓 دفاتر البرامج التعليمية | 🌎 عرض توضيحي
نقدم HiRO-ACEv2، وهو أحدث تحديث لنظام محاكي المناخ ذي المخرجات عالية الدقة من Ai2 (HiRO-ACE). يستطيع HiROv2 إعادة إنتاج حتى أحداث المطر والرياح والضغط النادرة جداً بدقة عالية، في حين يمكن للنظام الكامل توليد بيانات مناخية عالمية بدقة 3 كم بتكلفة تعادل حوالي 1/300 من تكلفة X-SHiELD، وهو نموذج جوي عالمي عالي الدقة يحاكي صراحةً العواصف وغيرها من ظواهر الطقس صغيرة النطاق.
HiRO-ACE، الذي طُرح في وقت سابق من عام 2026، يتألف من جزأين: ACE، وهو نموذج ذكاء اصطناعي يعمل بدقة أدنى تبلغ 100 كم، وHiRO، وهو نموذج يصقل تلك المخرجات الخشنة إلى تفاصيل دقيقة تبلغ 3 كم. أكبر تغيير في HiRO-ACEv2 هو نموذج التخفيض الجديد، HiROv2، الذي أصبح بإمكانه الآن 1) التنبؤ بعدة حقول عالية الدقة في آنٍ واحد بدلاً من المطر فقط، بحيث يتمكن من التقاط طيف أوسع بكثير من الظواهر الجوية المتطرفة، و2) يمتلك مهارة محسّنة في التنبؤ بالأحداث المتطرفة.
كان تركيزنا الرئيسي في HiRO-ACEv2 هو محاكاة الأحداث المتطرفة بشكل جيد. وقد حسّنت التغييرات في طريقة تدريب HiROv2 قدرته على إعادة إنتاج أعلى قيم المطر والرياح والضغط شدةً. فعند إعطائه بيانات X-SHiELD المخشّنة، يطابق الإحصاءات عالية الدقة للمحاكاة المستهدفة ضمن 3%، حتى في الأحداث النادرة لدرجة أنها تحدث مرة واحدة فقط في مليون نقطة بيانات. كما يقدّر بدقة الطاقة الكلية للأعاصير المدارية، بما في ذلك عواصف لم يرها خلال التدريب، ويولّد أعاصير هوريكين بعيون وأحزمة مطرية واقعية، رغم أن الرياح والضغط حول العين يظلان أكثر ميلاً إلى طرف واحد مقارنةً بـ X-SHiELD. إضافة إلى ذلك، يولّد HiROv2 بشكل واقعي رياحاً قوية تجري هابطةً على منحدرات الجبال.
درّبنا أيضاً نسخة محدّثة من ACE لهذا النظام. وعلى مدى محاكاة مدتها 10 سنوات، تتوافق أعاصيره الهوريكينية وأنماطه المناخية المتوسطة وتوزيعاته الكلية للمطر والرياح والضغط بشكل جيد مع X-SHiELD. هذا يخبرنا بأن محاكاة ACE الخشنة أساس متين لإنتاج بيانات مناخية عالية الدقة طويلة الأمد.
وبدمج HiROv2 وACE معاً، ولّدنا عاماً كاملاً من البيانات العالمية بدقة 3 كم. وتتطابق إحصاءاته بشكل وثيق مع إحصاءات X-SHiELD، على الرغم من أن HiRO كان يعمل انطلاقاً من محاكاة جرّبها ACE بنفسه وليس من بيانات X-SHiELD الحقيقية. وعلى مدى تشغيل مدته 10 سنوات، تكون طاقة أعاصير HiRO-ACEv2 الهوريكينية قابلة للمقارنة بتلك الخاصة بـ X-SHiELD خلال الفترة نفسها، وتُظهر لقطات من ذلك التشغيل مجموعة متنوعة من الأحداث المتطرفة الأخرى التي تشبه تلك الموجودة في X-SHiELD.
مثال على إعصار هوريكيني قوي في شمال المحيط الأطلسي، وُلّد خلال محاكاة HiRO-ACEv2 التي مدتها 10 سنوات.
بشكل عام، يوفر HiRO-ACEv2 للباحثين وسيلة مرنة وغير مكلفة لتوليد نسخ عديدة من بيانات المطر والرياح والضغط عالية الدقة للأحداث المتطرفة على مدى 10 سنوات أو أكثر. وتكلفة إنتاج بيانات عالمية عالية الدقة به تقل عن تشغيل X-SHiELD بحوالي 300 مرة. وإذا كان طراز منطقة واحدة فقط مطلوباً، يمكن أن تكون الوفورات أكبر بأكثر من مئة مرة، حسب حجم المنطقة. ونعمل أيضاً على نسخة مبسطة من HiROv2 قد تجعله أسرع بأكثر من عشرة أمثال بعد.
ما زال أمامنا عمل مستقبلي: لأن HiRO تعلّم من X-SHiELD، فهو يعمل فقط مع نسخة ACE المضبوطة لمطابقة X-SHiELD. ذلك يعني أنه لا يستطيع بعد إنتاج بيانات عالية الدقة لمناخات أخرى، مثل مستقبل أكثر دفئاً أو السجل التاريخي في مجموعات بيانات مثل ERA5. بعد ذلك، نخطط للتدريب على مجموعات بيانات X-SHiELD جديدة، من بينها مجموعة تحاكي عالماً أكثر دفئاً بمقدار 4°C، حتى يتمكن النظام من التعامل مع مناخات مختلفة. ونخطط أيضاً لإضافة مخرجات مثل درجة الحرارة قرب السطح والثلوج والجليد، ما سيتيح استخدامات إضافية، مثل التنبؤ بالغطاء الثلجي.
تصور مخرجات HiRO واستخدامها
سرعة الرياح على ارتفاع 10 أمتار المحاكاة فوق ولاية باجا كاليفورنيا في عارض بيانات ACE: بدقة 100 كم لـ ACE2 على الخريطة الرئيسية وبدقة 3 كم لـ HiRO-ACEv2 في الإطار المدمج.
عاصفة محاكاة فوق ش eastern شرق المحيط الهادئ في عارض بيانات ACE. تُظهر الخريطة الرئيسية سرعة الرياح على ارتفاع 10 أمتار بدقة 100 كم؛ ويُظهر الإطار المدمج بدقة 3 كم لـ HiRO-ACEv2 بنية أدق داخل العاصفة.
لتسهيل رؤية ما ينتجه HiRO دون تشغيل أي استدلال، بنينا عرضاً توضيحياً على الويب يعرض مخرجات الهطول والرياح والضغط على مستوى سطح البحر المولّدة مسبقاً من HiROv1 وHiROv2 جنباً إلى جنب مع X-SHiELD، المحاكاة التي دُرِّبا عليها. ويكمّل العرض التوضيحي المقارنات الكمية في تقريرنا التقني: فهو يوفر فحصاً بصرياً سريعاً لشكل المخرجات، ويتيح للمستخدمين التكبير على منطقة اهتمامهم لتقييم الأداء هناك.
للمزيد من التحليل المعمّق، النماذج متاحة لل تنزيل، ودفاتر البرامج التعليمية لدينا تشرح خطوة بخطوة كيفية تشغيلها.