生成AIで気候モデリングを加速する(Accelerating Climate Modeling with Generative AI)

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2024-12-02 カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)

カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)とアレン人工知能研究所の研究者たちは、生成AIと物理データを組み合わせた新たな気候モデル「Spherical DYffusion」を開発しました。このモデルは、従来の最先端モデルと比較して25倍の速度で100年間の気候パターンを予測でき、スーパーコンピューターではなく、研究室内のGPUクラスタ上で動作します。Spherical DYffusionは、気候パターンの知識を基に学習データを活用して未来のパターンを予測します。この手法により、計算コストを大幅に削減しつつ、高精度な気候シミュレーションが可能となります。研究チームは、今後の課題として、CO₂の影響など他の要素をシミュレーションに組み込むことを検討しています。

<関連情報>

球面DYffusionを用いた全球気候モデルの確率論的エミュレーション Probabilistic Emulation of a Global Climate Model with Spherical DYffusion

Salva Rühling Cachay, Brian Henn, Oliver Watt-Meyer, Christopher S. Bretherton, Rose Yu
arXiv  last revised 13 Nov 2024 (this version, v2
DOI:https://doi.org/10.48550/arXiv.2406.14798

生成AIで気候モデリングを加速する(Accelerating Climate Modeling with Generative AI)

Abstract

Data-driven deep learning models are transforming global weather forecasting. It is an open question if this success can extend to climate modeling, where the complexity of the data and long inference rollouts pose significant challenges. Here, we present the first conditional generative model that produces accurate and physically consistent global climate ensemble simulations by emulating a coarse version of the United States’ primary operational global forecast model, FV3GFS. Our model integrates the dynamics-informed diffusion framework (DYffusion) with the Spherical Fourier Neural Operator (SFNO) architecture, enabling stable 100-year simulations at 6-hourly timesteps while maintaining low computational overhead compared to single-step deterministic baselines. The model achieves near gold-standard performance for climate model emulation, outperforming existing approaches and demonstrating promising ensemble skill. This work represents a significant advance towards efficient, data-driven climate simulations that can enhance our understanding of the climate system and inform adaptation strategies.

1702地球物理及び地球化学
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