NVIDIA 推出 Earth-2 开放模型家族——全球首个完全开放、加速的 AI 气象模型与工具集

AI 天气与气候预测技术正以前所未有的方式为全球科学家、初创公司、开发者、企业和政府机构所广泛应用。

在美国气象学会年会上，NVIDIA 发布了全新的 NVIDIA Earth-2 开放模型家族，这是一组专为天气与气候 AI 打造的库及框架系列，是全球首个完全开放、加速的气象 AI 软件堆栈。

NVIDIA Earth-2 Nowcasting (临近预报模型) 运用基于卫星和雷达数据训练的生成式 AI，预测真实的云系与降雨系统的演变过程，从而掌握风暴的生成与发展规律。

这些开放技术——包括预训练模型、框架、定制化方案和推理库——可加速从处理初始观测数据到生成 15 天全球预报或局地强对流天气预报的整个预报流程。

传统天气预报一直依赖于运行基于物理模型的高性能超级计算机。AI 驱动的天气预报能够显著节省计算时间和成本，使更多国家、气象企业和商业机构能够运行面向特定应用的预报系统。

NVIDIA Earth-2 作为首个开放、加速的模型与工具集，使开发人员具备了整合分散的天气与气候 AI 能力，从而使得各组织能够在其自有基础设施上运行、微调和部署生产就绪型气象 AI 模型。

基于NVIDIA Earth-2 Medium Range (中期预报模型) 对不同气象变量 (总水汽含量、风速及比湿) 的集合预报结果，并与 ERA5 再分析数据进行对比。

这项开创性工作旨在加速天气预测进程，提升预报精度，促进科研协作，并深化科学家对地球大气状况的整体认知。

来自各行各业的开发者正借助Earth-2 进行天气预测并获取可操作性洞察。其中包括 AI 气象工具供应商 Brightband；气象预报机构The Weather Company 及美国国家气象局 (NWS) 等； 能源预测与电网运行企业道达尔能源、埃尼、协鑫集团以及与日立合作的西南电力池 (SPP)；能源交易解决方案供应商 Jua 与 Metdesk；以及金融风险与情报机构安盛集团 (AXA)、JBA Risk Management (The Flood People) 和标普全球能源。

全新开放模型加入Earth-2 家族

此次发布的全新Earth-2 开放气象模型包括：

Earth-2 Medium Range (中期预报模型)，基于全新架构的 Atlas 模型，可实现中期天气预报（即15天内预报）的高精度预测，涵盖温度、气压、风速和湿度等 70 余项气象变量。在行业标准测试中，其在最常见的预报变量上表现优于领先的开放模型。阅读研究论文了解更多。

Earth-2 Nowcasting (临近预报模型)，基于全新架构的 StormScope 模型，采用生成式 AI 技术，能在数分钟内将国家尺度预报转化为公里级分辨率的零至六小时局地风暴及灾害性天气预测。该系统通过直接模拟风暴动力学，首次在短期降水预报领域超越传统基于物理的气象预测模型，并利用 AI 直接预测卫星与雷达影像。阅读研究论文了解更多。

Earth-2 Global Data Assimilation (全球数据同化模型)，基于全新架构的 HealDA 模型，可生成天气预测的初始条件——即全球成千上万个地点当前大气状态的快照，涵盖温度、风速、湿度及气压等参数。Earth-2 Global Data Assimilation 在 GPU 上数秒内即可生成初始条件，而超级计算机则需数小时。当与 Earth-2 Medium Range 配合使用时，该系统可通过开放式全 AI 工作流生成最精准的预报预测。

NVIDIA Earth-2 平台中现有的开放气象模型有：

Earth-2 CorrDiff，基于生成式AI 架构的 CorrDiff 模型，将粗分辨率的大陆尺度预测结果降尺度为高分辨率的区域尺度天气场，为本地预报提供所需的精细分辨率，比传统方法快 500 倍。

Earth-2 FourCastNet3，在风速、温度、湿度等多项气象变量预测中展现出卓越精度，不仅超越主流传统集合预报模型，更可与顶尖的基于扩散的方法比肩，同时其预报生成速度比其它AI 方法快 60 倍。

Earth-2 还集成了来自欧洲中期天气预报中心 (ECMWF)、微软、谷歌等机构的开放模型。此外，Earth-2 中的模型可通过 NVIDIA PhysicsNeMo 进行训练和微调，PhysicsNeMo 是一个开源 Python 框架，专为大规模开发 AI 物理模型而设计。

NVIDIA Earth-2 Global Data Assimilation 展示了来自卫星、气象气球和气象站的复杂地球观测数据模式，AI 模型将这些数据转化为平滑连续的大气状态估计值，从而为气象预测提供基础。

为气象智能构建的开放生态系统

精准的天气预报有助于挽救生命、保护环境，也是农业、能源、公共卫生和其他行业决策的重要基石。

研究人员、气象机构、气候科技创新者和企业已经开始利用各自的本地AI 基础设施，运行、优化并基于这些尖端模型进行开发拓展，以实现科学突破。

天气预报

AI 气象工具供应商 Brightband 作为 NVIDIA 初创加速计划“可持续未来”倡议 (Sustainable Futures initiative) 的成员，正运行 Earth-2 Medium Range，每日发布全球实况天气预报。

Brightband 联合创始人兼首席执行官 Julian Green 表示：“新型 AI 天气预报工具的革命令人振奋，NVIDIA Earth-2 Medium Range 这类新模型的推出，在推动这场革命持续深化。Brightband 是首批将 Earth-2 Medium Range 投入实际应用的企业之一，该模型的开源特性加速了创新进程，使气象行业的其他成员更容易进行比较和改进。”

The Weather Company 正在评估 Earth-2 Nowcasting 在局部极端天气应用中的可行性，而美国国家气象局则在评估新型气象模型以优化其业务工作流。

能源预测与电网运行

道达尔能源正在评估Earth-2 Nowcasting，以提升短期风险意识和决策能力。

“NVIDIA Earth-2 标志着先进气象智能大规模应用化进程取得重大突破。”道达尔能源公司气候与天气预报产品经理 Emmanuel Le Borgne 表示，“Earth-2 Nowcasting 这样的模型对我们的业务具有开创性意义，因为它们提升了能源系统中对短期风险的感知和决策能力——在能源领域，每分钟的差异和局部影响都至关重要。”

埃尼公司正对Earth-2 中的模型 (包括 FourCastNet 和 CorrDiff) 进行密集测试，旨在实现对预测结果进行半业务化降尺度，从而提前数周生成高分辨率的概率性天气与天然气需求预测。

协鑫集团作为中国最大的太阳能材料生产商之一及全球能源综合运营服务商，正在其光伏发电功率预测系统业务中运行NVIDIA Earth-2 模型。与传统数值天气预报相比，Earth-2 以更低成本提供更精准的预测数据，显著提升了协鑫光伏发电功率预测的准确性。

西南电力池(SPP) 正与日立合作，运用 Earth-2 Nowcasting 和 FourCastNet3 提升日内及日前风电预测精度。此举旨在支持 SPP 的承诺——增强电网可靠性，并在其服务范围内推动更明智的运营决策。

财务影响评估

标普全球能源正利用NVIDIA Earth-2 CorrDiff 将气候数据转化为本地化风险评估洞察。全球保险巨头安盛集团（AXA）正借助 FourCastNet 生成数千种假设飓风情景，作为其研发计划的重要组成部分，用于模型评估、方法学开发及现有技术的基准测试。

开始使用NVIDIA Earth-2

通过Earth-2 平台， NVIDIA 正为从事气象 AI 创新的开发者和科学家提供尖端开放模型、数据及工具。与之相应的，NVIDIA Nemotron、NVIDIA Cosmos、NVIDIA Isaac GR00T、NVIDIA Alpamayo 和 NVIDIA Clara 等模型也正在为代理式 AI、物理 AI、人形机器人、辅助驾驶汽车、生物医学 AI 的创新提供开放的基础。

Earth-2 Medium Range 与 Nowcasting 现已通过 NVIDIA Earth2Studio、Hugging Face 和 GitHub 开放获取。Earth-2 Global Data Assimilation 预计将于今年晚些时候正式发布。