Inovação e parcerias

Serviço meteorológico de Israel prevê o tempo usando o NVIDIA Earth-2

Objetivo

O Serviço Meteorológico de Israel (IMS) é a agência nacional de previsão meteorológica de Israel. Eles são responsáveis por fornecer serviços meteorológicos críticos para proteger vidas e apoiar atividades econômicas em todo o país. O IMS é a autoridade para dados de previsão meteorológica no país, que impactam a agricultura, a aviação, a resposta de emergências e a segurança pública. Para simplificar a previsão e torná-la mais precisa, o IMS integrou um modelo meteorológico de IA em seu sistema de previsão meteorológica, com tecnologia NVIDIA Earth-2 e GPUs.

Cliente

Serviço Meteorológico de Israel (IMS)

Tópico

Simulação / Modelagem / Design

Produtos

Pontos Principais

Aceleração intensa da computação

Alcançou uma economia computacional de 90% em comparação com a execução de um modelo clássico de previsão meteorológica numérica sem IA em um cluster de CPU.

A melhor precisão de precipitação da categoria

Habilitou previsões de resolução hiperlocais de 2,5 quilômetros com o Earth-2

Economia de custos para municípios

Economizou 20-30% do orçamento para emergências do município de Tel Aviv-Yafo

Mudanças meteorológicas esporádicas mapeadas com modelos de IA

O IMS está localizado em uma zona climática mediterrânea com diversos padrões climáticos, desde inundações intensas até estações secas com incêndios. À medida que as mudanças climáticas avançam, prever o tempo se tornará cada vez mais difícil. Agora, mais do que nunca, ferramentas confiáveis são essenciais para economizar tempo e dinheiro, e salvar vidas humanas.

Os modelos meteorológicos tradicionais geralmente levam horas para serem executados usando grandes clusters de supercomputação. Os modelos meteorológicos de IA, por outro lado, podem ser executados com eficiência em algumas GPUs, reduzindo a barreira para criar recursos de previsão soberanos, que podem ser implantados localmente, na nuvem ou em data centers nacionais.

Previsões meteorológicas com o NVIDIA Earth-2

O IMS adotou o NVIDIA Earth-2 para desenvolver um sistema de previsão meteorológica de alta resolução projetado especificamente para precipitação, conhecido como F3. Ele tem custos computacionais 90% mais baixos em comparação com os sistemas sem IA, oferecendo respostas em minutos, em vez de horas.

Comparação de observações e previsões de chuva em Israel em 4 de fevereiro de 2024. A linha superior mostra observações de radar (esquerda), previsões de baixa resolução (ECMWF IFS, centro) e alta resolução (ICON, direita), baseadas em física. A linha inferior mostra previsões de alta resolução do Earth-2: média do conjunto (esquerda), 80º percentil (centro) e 90º percentil (direita).

Com o software de código aberto e os modelos de ciência aberta do Earth 2, o IMS criou um stack completo em hardware e software, que eles executam como um recurso soberano. Agora eles são capazes de emitir previsões de resolução hiperlocal de 2,5 quilômetros, permitindo que os tomadores de decisão respondam com mais eficácia ao clima extremo.

IMS conheceu o NVIDIA Earth-2 por meio de seu diretor geral, Amir Givati, quando ele participou da Conferência Climática em Baku, no Azerbaijão. Givati percebeu que a IA combinada com os recursos de GPU poderia revolucionar a previsão meteorológica.

As previsões meteorológicas com tecnologia Earth-2 da F3 economizaram 20-30% do orçamento para emergências do município de Tel Aviv-Yafo, alocado para coisas como segurança contra inundações urbanas.

"Se falamos de planejamento, isso é um problema porque você tem que ter muito tempo de computação para gerar essas previsões, e a IA resolveu isso. No curto prazo, a vantagem é salvar vidas e, no longo prazo, são bilhões de dólares economizados em infraestrutura".

Amir Givati
Diretor geral do IMS

Previsões de maior resolução com o CorrDiff

O IMS utilizou especificamente o NVIDIA Earth-2 Corrector Diffusion (CorrDiff), um modelo de rede neural que melhora a resolução das previsões meteorológicas sem sacrificar a precisão. A equipe treinou o CorrDiff para emular seu modelo regional de alta resolução ICON com entrada de baixa resolução do Sistema de Previsão Integrada do Centro Europeu para Previsões Meteorológicas Médio Alcance (ECMWF IFS). Isso permite que eles emitam uma previsão de alta resolução quatro vezes por dia.

O IMS alcançou uma precisão de previsão comparável ou melhor do que os modelos tradicionais sem IA, com processamento muito mais rápido. A plataforma Earth-2 pode produzir vários campos meteorológicos possíveis, permitindo uma análise probabilística da previsão. Essas previsões probabilísticas são geradas em minutos, com muito menos consumo de energia do que os métodos tradicionais.

Inúmeros parceiros do IMS começaram a adotar essas previsões meteorológicas em seus próprios sistemas e operações de planejamento, incluindo:

Polícia Israelense
Autoridade Nacional de Incêndios e Resgate
Ministério do Transporte
Companhia Nacional de Estradas

O IMS está vendo os impactos desse modelo em tempo real. O F3 não está proporcionando uma previsão meteorológica rápida e precisa, e também salvando vidas.

Uma tempestade recente no início de janeiro produziu 150 milímetros de chuva em um período de seis horas, causando inundações severas e condições inseguras para pedestres e motoristas. O IMS entregou rapidamente um mapa de alta resolução mostrando onde as inundações ocorreriam, oferecendo aos órgãos governamentais a capacidade de fechar estradas e evitar fatalidades.

Imagem de previsão do IMS de seis horas de precipitação acumulada, gerada pelo modelo F3.

O próximo passo para o IMS é utilizar o Earth-2 para análise climática de longo prazo e colaboração internacional em previsão meteorológica. O IMS trabalhará com a Agência Meteorológica do Japão para produzir o primeiro modelo climático global e de alta resolução com IA.

O IMS também integrará os modelos Earth-2 Nowcasting em seus sistemas existentes para continuar aumentando a resolução das simulações climáticas, economizando energia computacional.

“Executamos seis horas de simulações antes da tempestade. Da precipitação acumulada pelo radar IMS em comparação com todos os nossos outros modelos, o F3 foi, de longe, o melhor".