Earth2Studio 中文学习手册0.19.0交互实验 ↗
CHAPTER 03 / LEARN BY UNDERSTANDING

选择第一个模型

选择分成两个问题:哪一个最方便验证工程链路,哪一个适合实际业务? 第一次测试的模型可以与最终生产模型不同。

建议的试验顺序

阶段 候选 目的 不应据此得出的结论
CPU 冒烟 Random + Persistence 理解接口、时间轴与输出文件 这不是 AI 气象预报
第一次真实推理 FCN + GFS 跑通初始场、权重、GPU、Zarr 不能据此判断 FCN 最适合业务
业务候选评估 FCN3 + 一致初始资料 检验多变量与集合能力 全球平均指标不能保证局地极端事件效果
对照模型 根据业务选择 AIFS / GraphCast / 其他 判断替换模型是否确有收益 名称更“新”不代表所有变量都更好
后续次季节研究 FuXi-S2S 等 专门评估较长时段预报 不能直接替代已校准的周/月异常产品

这是面向入门与工程验证的顺序。真正选型需要结合现有 GPU、研究区域、变量、授权和回报试验。

FCN 与 FCN3 的具体差别

项目 FCN,0.19.0 包装 FCN3,0.19.0 包装
常见用途 全球中期确定性入门 全球概率/集合预报
时间步长 6 小时 6 小时
变量数 26 72
实际坐标定义 720 × 1440;不含南极点 721 × 1440;包含南极点
主要依赖 PhysicsNeMo Makani、torch-harmonics 等
官方模型目录显存档位 40 GB 80 GB
初次集成复杂度判断 相对较低 需要更仔细处理 CUDA 扩展和版本

变量、网格和时间步来自固定版本的 FCN 源码 与 FCN3 源码。显存档位来自官方模型元数据,不是本教程测得的最低显存要求;实际峰值取决于精度、成员批量、实现与并行方式。

FCN 包装里没有完整的 200 hPa 变量组合,不能因为它有 250 hPa 就把它改名为 200 hPa。FCN3 包含 850、500、200 hPa 的温度、风与位势等变量,更方便评估这些层次的地图展示。两者的输出列表都不能直接当作“海表温度+温度异常+台风概率”的现成产品。

温度不是温度异常

t2m 一般代表离地 2 米的绝对温度。温度异常还需要相容的气候基准:

异常 = 目标时段的预报统计值 − 同定义的气候平均值

两项必须匹配变量、层次、时段、日历、网格以及气候基准期。AI 预报有自身偏差,做异常时还应考虑回报资料与偏差订正。不能用任意 ERA5 月平均直接相减,然后声称与已有 S2S 异常产品等价。

同理,有全球风场和气压场,不等于已获得台风路径或台风发生概率。后者需要识别/追踪算法、集合事件定义与检验。模型名字中出现 cyclone 也不意味着它直接输出某个业务系统所定义的 TC 概率产品。

如何看待“几分钟完成几十天预报”

FCN3 官方模型卡给出了特定条件下的快速推理描述。可以据此判断 AI 推理具有显著吞吐优势,但不能把该数字当作你自己的完整业务耗时。FCN3 模型卡

建议分别记录:权重冷加载、初始场下载、预处理、单步推理、整个 rollout、编码、校验、上传。比较模型时同时报告硬件、精度、成员数、变量数、预报长度、缓存状态与失败率。

初始场选择

GFS 适合先跑通公开初始资料链路;ERA5 适合历史实验,但其再分析资料的可用延迟不应与实时业务分析混为一谈。AIFS 等模型有自身推荐的数据源与预处理要求。能够把一种资料变成相同 shape,仅证明格式相容,不能证明统计分布相容。GFS 实现、ECMWF 开放数据说明

部署脚本应检查每个必要变量及历史输入帧都已到齐,不能简单以“当前时间减 6 小时”保证上游资料完整。