我们推出 HiRO-ACEv2，这是我们高分辨率输出Ai2气候模拟器（HiRO-ACE）系统的最新更新。HiROv2能够高精度地再现极其罕见的降雨、风和气压事件，而整套系统生成全球3公里气候数据的成本约为X-SHiELD的1/300，X-SHiELD是一个显式模拟风暴及其他小尺度天气的高分辨率全球大气模型。
HiRO-ACE， 于2026年早些时候推出，包含两部分：ACE，一个以较粗的100公里分辨率运行的AI模型，以及HiRO，一个将这些粗分辨率输出锐化为精细3公里细节的模型。HiRO-ACEv2最大的变化是新的降尺度模型HiROv2，它现在可以1）同时预测多个高分辨率场而不只是降雨，从而捕捉范围更广的极端天气，2）在预测极端事件方面技能有所提升。
我们开发HiRO-ACEv2的主要目标是很好地模拟极端事件。对HiROv2训练方式的改进提升了它再现最强烈的降雨、风和气压数值的能力。在给定粗化的X-SHiELD数据时，它能以3%以内的误差匹配目标模拟的高分辨率统计特征，即使对于罕见至每百万数据点仅出现一次的事件也是如此。它还能准确估算热带气旋的总能量，包括训练期间从未见过的风暴，并生成具有逼真风眼和雨带结构的飓风，尽管风眼周围的风和气压仍比X-SHiELD中略为不对称。此外，HiROv2还能逼真地生成沿山坡下行的强风。
我们还为该系统训练了ACE的更新版本。在10年模拟中，其飓风、平均气候模式以及降雨、风和气压的总体分布都与X-SHiELD吻合良好。这告诉我们，ACE的粗分辨率模拟是生成长期高分辨率气候数据的坚实基础。
将HiROv2和ACE结合，我们生成了一整年的全球3公里数据。尽管HiRO是基于ACE自己运行的模拟而非真实X-SHiELD数据工作的，其统计特征仍与X-SHiELD紧密吻合。在10年运行中，HiRO-ACEv2飓风的能量与同期X-SHiELD的相当，该运行的快照还显示了多种与X-SHiELD中相似的其他极端事件。
10年HiRO-ACEv2模拟中生成的北大西洋强飓风示例。
总体而言，HiRO-ACEv2为研究人员提供了一种灵活且廉价的方式，可生成10年或更长时间的极端事件高分辨率降雨、风和气压数据的多个版本。用它生成全球高分辨率数据的成本比运行X-SHiELD低大约300倍。如果只需要一个区域，根据区域大小，节省的成本还可超过百倍以上。我们还在开发HiROv2的精简版本，有望使其速度再快十倍以上。
我们仍有未来的工作要做：由于HiRO是从X-SHiELD学习的，它只能与为匹配X-SHiELD而调优的ACE版本配合使用。这意味着它尚不能为其他气候生成高分辨率数据，例如更温暖的未来气候或ERA5等数据集中的历史记录。接下来，我们计划在新的X-SHiELD数据集上训练，其中包括一个模拟比现在高4°C的世界的数据集，以便该系统能够应对不同的气候。我们还计划添加如近地表温度和冰雪等输出，这将带来更多用途，例如积雪预测。
可视化与使用HiRO输出
ACE数据可视化器中下加利福尼亚上空的模拟10米风速：主图为100公里分辨率的ACE2，插图为3公里的HiRO-ACEv2。
ACE数据可视化器中东北太平洋上空的模拟风暴。主图显示100米分辨率的10米风速；3公里的HiRO-ACEv2插图显示了风暴内部更精细的结构。
为了便于在无需运行任何推理的情况下查看HiRO的输出，我们构建了一个 网络演示 ，将HiROv1和HiROv2预先生成的降水、风和海平面气压输出与它们所训练的X-SHiELD模拟并排展示。该演示补充了我们技术报告中的定量比较：它提供了对输出外观的快速视觉检查，并允许用户放大自己感兴趣的区域以评估其在该处的性能。