WeatherNext 2是什么
weathernext 2是由谷歌旗下deepmind与google research共同研发的全新ai天气预报模型。该模型基于创新的functional generative network（fgn）架构，运算效率相较前代提升约8倍，支持每小时精度的高分辨率预测。它能够从一个初始气象状态出发，推演出数百种可能的天气演变路径，每次推演在单个tpu上耗时不足一分钟。在0至15天的预报范围内，weathernext 2在99.9%的关键气象指标（如气温、风速、湿度等）上均优于其前身。
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WeatherNext 2的主要功能
- 精准气象建模：提供每小时更新的精细化天气预测，覆盖未来15天内的多种气象参数，在温度、风力、湿度等方面表现全面领先。
- 高效计算能力：采用先进的“函数生成网络”设计，推理速度较以往快8倍左右，单次预测可在不到一分钟内完成于单一TPU设备。
- 多路径情景模拟：支持从同一初始条件生成上百种合理的天气发展路径，为气候研究和灾害预判提供更丰富的决策依据。
- 极端事件识别：具备对低发生概率但高影响天气事件（如台风、暴雨、暴雪）的敏锐捕捉能力，显著增强极端天气预警水平。
- 开放数据接入：预测结果已集成至Earth Engine和BigQuery平台，便于科研人员及开发者便捷调用和分析。
- 云平台支持定制化服务：Google Cloud的Vertex AI现已开启定制模型推理的早期试用，用户可基于自身需求构建专属预测流程。
- 广泛场景集成：已应用于Google Search、Gemini、Pixel Weather以及Google Maps Platform的Weather API，并将在近期扩展至Google Maps中的实时天气展示，提升公众获取天气信息的体验。
WeatherNext 2的技术原理
- 函数空间噪声机制：FGN通过向函数空间引入低维噪声向量（例如32维），并利用条件归一化层将噪声全局传播至整个网络，从而生成物理一致且多样化的天气情景。这一方法使得模型能从单一输入衍生出多种合理输出。
- 图神经网络结构：采用GNN编码器-解码器框架，将传统经纬度网格映射到球面二十面体网格上的隐含空间，并借助Graph-Transformer模块处理该空间中的气象关系，有效捕捉变量间的复杂空间关联。
- 分阶段训练流程：模型训练分为多个阶段，首先使用ERA5再分析数据进行预训练，随后用HRES-fc0高分辨率预报数据微调；最终阶段引入自回归机制，通过多步滚动预测并计算损失函数来优化长期预测准确性。
- 联合分布学习能力：尽管训练目标主要针对边缘分布（如单独的温度或风速），FGN仍能自动学习不同变量之间的联合统计特性，从而实现更真实、协调的多变量天气模拟。
- 高时效与高分辨率输出：模型可输出每小时粒度的预测结果，同时保持极高的运行效率——单次完整预测在单个TPU上仅需不到60秒，兼顾精度与实用性。
WeatherNext 2的项目地址
WeatherNext 2的应用场景
- 面向公众的天气服务：已深度整合进Google Search、Gemini助手、Pixel手机自带天气应用等产品，为用户提供更加精确、实时的天气信息。
- 企业与开发者解决方案：预测数据已在Earth Engine和BigQuery平台开放访问，并通过Google Cloud Vertex AI提供定制化推理接口，助力企业开发智能物流、供应链调度等依赖天气因素的应用系统。
- 气象机构与应急响应：通过提供多样化的情景推演结果，帮助气象部门开展风险评估与应急预案制定，提前识别潜在极端天气威胁。
- 能源管理与农业生产：适用于风电、光伏等可再生能源的发电预测与电网调度优化；同时，其中期预报能力有助于农户科学安排播种、灌溉与收割时间。
- 科学研究与数据生态建设：模型输出的高质量数据可供学术界自由使用，推动大气科学、环境建模及相关交叉领域的技术创新与知识积累。
