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우리는 다음을 소개합니다 HiRO-ACEv2, 고행상도 출력 Ai2 Climate Emulator(HiRO-ACE) 시스템의 최신 업데이트입니다. HiROv2는 매우 드문 강수, 바람, 기압 이벤트까지도 높은 정확도로 재현할 수 있으며, 전체 시스템은 폭풍 및 기타 소규모 기상을 명시적으로 시뮬레이션하는 고해상도 전지구 대기 모델인 X-SHiELD 비용의 약 1/300 수준으로 전 지구 3 km 기후 데이터를 생성할 수 있습니다.
HiRO-ACE, 2026년 초에 소개된, 시스템은 두 부분으로 구성됩니다: 더 거친 100 km 해상도에서 작동하는 AI 모델인 ACE와, 그 거친 출력을 정밀한 3 km 디테일로 선명하게 만드는 모델인 HiRO입니다. HiRO-ACEv2의 가장 큰 변화는 새로운 다운스케일링 모델인 HiROv2로, 이제 1) 강수량만이 아니라 여러 고해상도 필드를 한 번에 예측하여 훨씬 더 폭넓은 극한 기상을 포착할 수 있으며, 2) 극한 이벤트 예측 능력이 향상되었습니다.
HiRO-ACEv2의 주요 초점은 극한 이벤트를 잘 시뮬레이션하는 것이었습니다. HiROv2 학습 방식의 변경으로 가장 강렬한 강수, 바람, 기압 값을 재현하는 능력이 향상되었습니다. 거칠게 만든 X-SHiELD 데이터가 주어지면, 백만 데이터 포인트당 한 번만 발생할 정도로 희귀한 이벤트에 대해서도 목표 시뮬레이션의 고해상도 통계를 3% 이내의 오차로 일치시킵니다. 또한 열대성 저기압의 총 에너지를 정확히 추정하며, 학습 중 한 번도 본 적 없는 폭풍도 포함하고, 현실적인 눈과 강우대를 가진 허리케인을 생성하지만, 눈 주변의 바람과 기압은 여전히 X-SHiELD에 비해 다소 비대칭적입니다. 추가로 HiROv2는 산사면을 따라 내려오는 강풍도 현실적으로 생성합니다.
이 시스템을 위해 업데이트된 버전의 ACE도 학습시켰습니다. 10년 시뮬레이션 동안 이 모델의 허리케인, 평균 기후 패턴, 그리고 강수, 바람, 기압의 전반적인 분포가 모두 X-SHiELD와 잘 일치합니다. 이는 ACE의 거친 시뮬레이션이 장기 고해상도 기후 데이터를 생산하기 위한 견고한 기반임을 말해줍니다.
HiROv2와 ACE를 결합하여 전 지구 1년치 3 km 데이터를 생성했습니다. HiRO가 실제 X-SHiELD 데이터가 아닌 ACE가 자체적으로 수행한 시뮬레이션을 기반으로 작업했음에도, 그 통계는 X-SHiELD의 것과 밀접하게 일치합니다. 10년 실행에서 HiRO-ACEv2의 허리케인 에너지는 같은 기간의 X-SHiELD와 비슷하며, 그 실행의 스냅샷은 X-SHiELD의 것과 유사한 다양한 다른 극한 이벤트를 보여줍니다.
10년 HiRO-ACEv2 시뮬레이션 동안 생성된 북대서양의 강력한 허리케인의 예시.
전반적으로 HiRO-ACEv2는 연구자들에게 10년 이상의 기간에 걸친 극한 이벤트에 대한 고해상도 강수, 바람, 기압 데이터의 여러 버전을 생성할 수 있는 유연하고 저렴한 방법을 제공합니다. 이를 사용해 전 지구 고해상도 데이터를 생산하는 비용은 X-SHiELD를 실행하는 것보다 약 300분의 1 수준입니다. 특정 지역만 필요한 경우에는 지역 크기에 따라 절감액이 100배 이상 더 커질 수 있습니다. 또한 HiROv2의 간소화 버전을 작업 중이며, 이를 통해 아직 10배 이상 더 빨라질 수 있습니다.
앞으로 남은 과제가 있습니다: HiRO는 X-SHiELD로부터 학습했기 때문에, X-SHiELD에 맞게 조정된 버전의 ACE에서만 작동합니다. 즉, 더 따뜻한 미래와 같은 다른 기후나 ERA5와 같은 데이터셋의 역사적 기록에 대한 고해상도 데이터를 아직 생성할 수 없습니다. 다음으로는 시스템이 다양한 기후를 처리할 수 있도록 4°C 더 따뜻한 세계를 시뮬레이션하는 데이터셋을 포함한 새로운 X-SHiELD 데이터셋으로 학습할 계획입니다. 또한 지표 근처 온도 및 눈과 얼음과 같은 출력을 추가할 계획이며, 이는 적설량 예측과 같은 더 많은 용도를 가능하게 할 것입니다.
HiRO 출력 시각화 및 활용
ACE 데이터 시각화 도구에서 바하칼리포르니아 상공의 시뮬레이션된 10 m 풍속: 메인 지도에는 100 km 해상도의 ACE2, 삽입 지도에는 3 km의 HiRO-ACEv2.
ACE 데이터 시각화 도구에서 북동 태평양 상공의 시뮬레이션된 폭풍. 메인 지도는 100 km 해상도의 10 m 풍속을 보여주며, 3 km HiRO-ACEv2 삽입 지도는 폭풍 내부의 더 세밀한 구조를 보여줍니다.
추론을 실행하지 않고도 HiRO가 생성하는 결과를 쉽게 볼 수 있도록, 우리는 다음을 구축했습니다 웹 데모 , HiROv1 및 HiROv2의 사전 생성된 강수, 바람, 해수면 기압 출력을 그들이 학습된 시뮬레이션인 X-SHiELD와 나란히 보여줍니다. 이 데모는 기술 보고서의 정량적 비교를 보완합니다: 출력이 어떻게 보이는지 빠르게 시각적으로 확인할 수 있게 하고, 사용자가 자신의 관심 지역을 확대하여 그곳에서의 성능을 판단할 수 있게 합니다.
더 심층적인 분석을 위해 모델을 다음에서 다운로드할 수 있으며, 우리의 튜토리얼 노트북 에서 실행 방법을 안내합니다.