# Earth2Studio 确定性预测技能 指导用户使用 `earth2studio.run.deterministic` 构建确定性(单成员)天气预报推理脚
Earth2Studio 确定性预测技能
功能概述
Earth2Studio 确定性预测技能是一项面向实际任务的技能,主要用于指导用户使用 earth2studio.run.deterministic 构建确定性(单成员)天气预报推理脚本;已安装 Earth2Studio 并配备支持 CUDA 的 GPU;
核心要点
- Python 3.10+,网络访问以获取模型权重和数据;
- 在线文档参考;
- 在推荐组件之前获取相关文档以验证当前 API:;
使用与执行
数据源(分析);数据源(预报。它将相关步骤、工具调用和结果整理方式集中到统一流程中,帮助使用者更快完成目标并减少重复操作。从功能定位来看,该技能强调把分散的操作要求整理成清晰、可复用的处理流程,使用户能够围绕既定目标快速准备输入、选择执行方式并获得结构化结果。实际使用前应先确认任务范围、数据来源、运行环境、必要权限和关键参数,再依据技能说明逐步执行;
结果检查与注意事项
若输入条件不完整,应先补齐信息或采用保守配置,避免因错误假设导致结果偏离需求。执行过程中需要关注工具调用是否成功、接口或依赖是否可用、输出格式是否符合预期,并对异常提示、缺失字段和边界情况进行处理;涉及批量任务时,还应保存进度,避免中断后重复操作。该技能适合用于一次性任务,也可以接入自动化工作流,与其他技能或上层代理配合完成更完整的业务链路;在组合使用时,应明确每一步的输入输出关系,并避免不同步骤之间出现参数冲突。
Earth2Studio 确定性预测技能
指导用户使用 earth2studio.run.deterministic 构建确定性(单成员)天气预报推理脚本。
前置条件
- 已安装 Earth2Studio 并配备支持 CUDA 的 GPU
- Python 3.10+,网络访问以获取模型权重和数据
在线文档参考
在推荐组件之前获取相关文档以验证当前 API:
| 组件 | URL |
|---|---|
| 预报模型 | https://nvidia.github.io/earth2studio/modules/models_px.html |
| 数据源(分析) | https://nvidia.github.io/earth2studio/modules/datasources_analysis.html |
| 数据源(预报) | https://nvidia.github.io/earth2studio/modules/datasources_forecast.html |
| IO 后端 | https://nvidia.github.io/earth2studio/modules/io.html |
run.deterministic |
https://github.com/NVIDIA/earth2studio/blob/main/earth2studio/run.py |
工作流
1. 收集需求(跳过已提供的部分)
- 时间范围(小时/天/周)
- 关注的变量(t2m、风、位势高度等)
- 区域(全球或特定区域如 CONUS)
- 可用的 GPU/VRAM
2. 选择模型
获取预报模型页面。按时间范围、区域、VRAM 过滤。注意模型的:
- 输入变量(
input_coords["variable"]) - 时间步大小(
output_coords["lead_time"])
3. 选择数据源
数据源必须提供所有模型输入变量。通过 earth2studio/lexicon/ 处的词汇表进行验证。常见的配对:全球模型 → GFS/ARCO/IFS;区域模型 → HRRR。
4. 选择 IO 后端
默认:ZarrBackend。对传统工具使用 NetCDF4Backend,对内存内/小型运行使用 XarrayBackend。
5. 计算 nsteps
nsteps = forecast_hours / model_step_hours
示例:5 天预报,6 小时间隔 → nsteps = 120 / 6 = 20
6. 决定是否使用 output_coords 过滤
- 过滤变量(
output_coords)当用户请求特定变量时(例如"t2m 和风")——减少输出大小 - 保存所有变量(省略
output_coords)当用户说"所有变量"或未指定时——保留完整的模型输出
7. 生成脚本
from collections import OrderedDict import numpy as np import torch from earth2studio.models.px importfrom earth2studio.data import from earth2studio.io import from earth2studio.run import deterministic model = .load_model( .load_default_package()) data = () io = (" ") # 仅当用户请求了特定变量时才包含 output_coords output_coords = OrderedDict({"variable": np.array(["t2m", "u10m"])}) io = deterministic( time=["YYYY-MM-DDTHH:MM:SS"], nsteps= , prognostic=model, data=data, io=io, output_coords=output_coords, # 如果保存所有变量则省略 device=torch.device("cuda"), )
8. 手动循环替代方案
当用户明确要求手动实现(不使用 earth2studio.run.deterministic)时,按顺序遵循此检查清单:
- fetch_data - 获取初始条件:
x, coords = fetch_data(data, time, model.input_coords, device) - Setup total_coords - 为时间和 lead_time 维度构建坐标数组
- io.add_array - 在循环前使用 total_coords 初始化 IO 后端
- create_iterator - 创建预报迭代器:
model_iter = model.create_iterator(x, coords) - 循环遍历 nsteps -
for step, (x, coords) in enumerate(model_iter): if step >= nsteps: break - map_coords - 如有需要过滤输出变量:
x_out, coords_out = map_coords(x, coords, output_coords) - split_coords - 为 IO 写入做准备:
x_out, coords_out = split_coords(x_out, coords_out) - io.write - 将每一步写入后端
9. 解释后续步骤
- 如何更改预报时间或运行多个初始场
- 如何读取输出(
xr.open_zarr(...)) - 指向用于后处理的诊断工作流
所有权
负责: 模型选择、数据源兼容性、IO 后端选择、nsteps 计算、生成 earth2studio.run.deterministic 脚本。
不负责: 集合工作流、诊断、纯数据获取、安装、模型训练。
故障排除
常见错误和解决方案见 references/troubleshooting.md。
提醒
- 在推荐模型或数据源之前始终获取在线文档——API 在不同版本之间会变化
- 验证词汇表兼容性——模型输入变量必须存在于数据源的 VOCAB 中
- 使用
load_default_package()——这是加载模型权重的标准模式 - 时间格式为 ISO 8601——使用
"YYYY-MM-DDTHH:MM:SS"格式作为time参数 - 风速需要两个分量——如果用户要求"风速",需同时包含
u10m和v10m - nsteps 是整数除法——
nsteps = total_hours // model_step_hours - ZarrBackend 是默认值——仅当用户有特定要求时才建议替代方案
- GPU 是必需的——所有预报模型都需要 CUDA;不支持 CPU 推理
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