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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 能够以高精度重现极其罕见的降雨、风和气压事件，而整个系统能够以约 X-SHiELD 三百分之一的成本生成全球 3 km 气候数据，X-SHiELD 是一个高分辨率全球大气模型，能够显式模拟风暴及其他小尺度天气。
HiRO-ACE，于 2026 年早些时候推出，包含两部分：ACE，一个以较粗的 100 km 分辨率运行的 AI 模型，以及 HiRO，一个将这些粗粒度输出锐化为精细 3 km 细节的模型。HiRO-ACEv2 最大的变化是新的降尺度模型 HiROv2，它现在能够 1）同时预测多个高分辨率场，而不仅仅是降雨，因此能够捕捉范围更广的极端天气，并且 2）在预测极端事件方面能力有所提升。
我们在 HiRO-ACEv2 上的主要关注点是很好地模拟极端事件。对 HiROv2 训练方式的改动提升了其重现最强降雨、风和气压值的能力。当输入粗化的 X-SHiELD 数据时，它与目标模拟的高分辨率统计量匹配误差在 3% 以内，即使对于那些极其罕见、在一百万个数据点中才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，包括训练中从未见过的风暴，并生成具有逼真风眼和雨带飓风，尽管风眼周围的风和气压仍比 X-SHiELD 中略显不对称。此外，HiROv2 能逼真地生成沿山坡下泄的强风。
我们还为该系统的 ACE 训练了一个更新版本。在为期 10 年的模拟中，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 高度吻合。这告诉我们，ACE 的粗粒度模拟是生成长期高分辨率气候数据的坚实基础。
将 HiROv2 和 ACE 结合在一起，我们生成了一整年的全球 3 km 数据。其统计特征与 X-SHiELD 高度吻合，尽管 HiRO 是基于 ACE 自行运行的模拟，而非真实的 X-SHiELD 数据。在为期 10 年的运行中，HiRO-ACEv2 生成的飓风能量与同期 X-SHiELD 相当，该运行的快照还显示出多种其他极端事件，与 X-SHiELD 中的类似。
北大西洋一个强飓风的示例，生成于 10 年 HiRO-ACEv2 模拟期间。
总体而言，HiRO-ACEv2 为研究人员提供了一种灵活且低成本的方式，可生成 10 年或更长时间内极端事件的高分辨率降雨、风速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大约比运行 X-SHiELD 低 300 倍。如果只需要一个区域，节省的成本可超过一百倍，具体取决于区域大小。我们还在开发 HiROv2 的精简版本，有望再提速十倍以上。
我们仍有未来工作要做：由于 HiRO 是从 X-SHiELD 学习而来，它只能与针对 X-SHiELD 调优的 ACE 版本配合使用。这意味着它目前还无法为其他气候生成高分辨率数据，例如更暖的未来或 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，包括一个模拟全球升温 4°C 的数据集，使系统能够处理不同的气候。我们还计划增加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。
可视化并使用 HiRO 输出
ACE 数据可视化器中下加利福尼亚上空的模拟 10 m 风速：主地图为 100 km 分辨率的 ACE2，插图为 3 km 的 HiRO-ACEv2。
ACE 数据可视化器中东北太平洋上空的模拟风暴。主地图显示 100 km 分辨率的 10 m 风速；3 km 的 HiRO-ACEv2 插图显示了风暴内部更精细的结构。
为了让人们无需运行任何推理就能轻松查看 HiRO 的输出，我们构建了一个网页演示该演示并排展示了 HiROv1 和 HiROv2 预生成的降水、风和海平面气压输出，并与它们训练所基于的模拟 X-SHiELD 进行对比。该演示补充了我们技术报告中的定量比较：它提供了一种快速的视觉检查，让用户直观了解输出的样子，并允许用户放大自己感兴趣的区域来评判那里的表现。
如需更深入的分析，这些模型可在下载，我们的教程 notebook会逐步讲解如何运行它们。