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ECMWF AIFS v3、HourGlassで地表予報を1時間間隔へ
ECMWFは2026年後半にHourGlassを運用版AIFS v3へ導入し、AIFS SingleとAIFS ENSの主要な地表変数を1時間間隔で予報すると発表しました。
ECMWFは2026年後半、AIFS SingleとAIFS ENSに1時間間隔の地表予報を加える計画です。使用するHourGlassは、MET Norwayと共同開発した確率的な時間ダウンスケーリングシステムです。ECMWFは、この機能をAIFS v3とともに運用予報システムへ導入するとしています。
製品化の方針は確認できましたが、データ配信が始まったわけではありません。ECMWFは正確な導入日、テストまたは並行運用の期間、運用版の変数インベントリ、1時間間隔の全フィールドがOpen Dataで公開されるかをまだ発表していません。現在運用中のAIFS v2は、引き続き6時間間隔です。
AIFS予報の間の1時間ごとの状態を再構成
現在のAIFSを含む多くの全球AI気象システムは、6時間間隔で大気の状態を予報します。HourGlassは、その時間窓の始点と終点にある予報状態を受け取り、間にある1時間ごとの変化を再構成します。
二つの値の間に滑らかな線を引く処理とは異なります。HourGlassは空間的な気象場を生成し、系列全体が一貫して変化するように学習します。予報変数では、6時間後の境界値を元の予報に固定します。降水量などの診断変数は、ダウンスケーラー自体が生成します。
この手法は、時間窓に含まれる6時点をまとめて生成します。元の予報の各メンバーに対して一つの一貫した実現値を作るため、決定論的なAIFS Singleにも、AIFS ENSの各アンサンブルメンバーにも同じ方法を適用できます。
HourGlassが確率的である理由
平均二乗誤差で学習した決定論的な時間ダウンスケーラーは、小規模な構造を平滑化する傾向があります。特に不確実性が大きい6時間窓の中央で顕著です。HourGlassは代わりに連続順位確率スコア（CRPS）の変形を使い、さらに時間窓内の差、最小値、最大値、平均値を制約する損失項を加えています。
学習データには、連続する解析や再解析のサイクルから1時間ごとの状態をつなぎ合わせたものではなく、一つの予報内で連続する予報軌道を使います。これにより、データ同化サイクルの境界に生じる人工的な不連続をモデルが学習することを避けます。
研究評価で分かったこと
関連するプレプリントは、全球HourGlassをAIFS Single v1とAIFS ENS v1で評価し、地域版をMET NorwayのBrisアンサンブルで評価しました。2025年のSYNOP観測との比較では、1時間ごとの予報は元のシステムの予報精度を保ちながら、現実的な小規模変動と時間的に一貫した変化を維持しました。
Storm Amyは、この性質を調べる厳しい事例です。上の系列では、AIFS-HourGlassは元の予報時刻の間でも、低気圧の大規模な風と気圧の構造を保っています。一方、論文は重要な限界も報告しています。低気圧中心付近の風速勾配はIFSより弱く、ノルウェー西方でIFSが示した一部の最大風速を再現できませんでした。この差は時間窓を通して続いており、主に解像度が粗い元のAIFS予報の限界によるものと分析されています。
この評価は手法の有効性を示すもので、最終的なAIFS v3構成の検証ではありません。ECMWFは運用版v3の評価スコア、最終的なモデル構成、導入時のインベントリをまだ公表していません。
1時間降水量は引き続き最も難しい変数
HourGlassは、平滑化されたAI出力と比べて降水場の空間的な現実性を改善しますが、強い1時間降水量を依然として過小評価します。全球実験では降水量は診断変数です。6時間間隔のAIFS降水量を入力として受け取るのではなく、大気の状態からダウンスケーラーが予報します。
事例研究では、降雨帯の移動は大筋で一貫していましたが、勾配が広くなることや局地的な極値の再現が難しいことも示されました。1時間ごとの出力は、6時間の時間窓内で降水がいつ変化するかを調べるのに役立ちます。ただし現在の結果から、HourGlassが極端降水の予報を解決したとは判断できません。
AIFSの1時間間隔出力が重要な理由
6時間間隔の状態は多くの中期予報用途に十分ですが、予報ステップ間の急速な変化や日最大値・日最小値の時刻を捉え損ねることがあります。ECMWFは、より細かな時間情報が重要な用途として、洪水予報、再生可能エネルギーの運用、急速に発達する気象現象を挙げています。地域版の評価では、HourGlassが元の6時間間隔系列や3次スプラインによる基準手法よりも、24時間の気温と風速の最大値をよく表現できることも示されました。
運用版AIFS v3は、AIFS SingleとAIFS ENSの主要な地表変数を1時間間隔で予報します。ECMWFは、AIFSの全フィールドや全気圧面が1時間間隔になるとは発表していません。したがって、AIFSカタログ全体が6倍に増えると解釈することはまだできません。
GribStream利用者が今後確認すべき点
GribStreamは現在、ECMWFの運用AIFSプロダクトをAIFS Operational（aifsoper）とAIFS Ensemble（aifsenfo）で提供しています。ECMWFが通常のAIFS配信にHourGlassフィールドを追加する場合、別のデータセットを作るのではなく、これらのモデルファミリーを更新する形が妥当です。
次に注目すべきなのは、ECMWFの導入ページ、テストデータ、または配信とOpen Dataの更新済みインベントリです。フィールドを追加する前に、次の点を確認する必要があります。
- 正確な導入日と並行運用期間
- 1時間間隔になる地表変数、予報ステップ、予報範囲、アンサンブルプロダクト
- 配信ストリーム、ファイル名、パラメータ、積算の規則
- 1時間間隔のプロダクトが公開Open Dataに含まれるか
- AIFS v3が現在の格子とライセンス条件を維持するか
現在のAIFS v2出力は、0.25度の規則格子上のGRIB2として公開されています。CC BY 4.0に基づき、帰属表示を条件として再配布と商用利用が可能です。ECMWFは将来のHourGlassフィールドを個別には文書化していません。AIFS v3のカタログが公開されるまでは、現在のアクセス条件がそのまま適用されると推定すべきではありません。
HourGlassは、ECMWFが今月明らかにしたAIFS v3の具体的な開発項目として2件目です。先に都市ヒートアイランド用の固定入力が紹介されました。今回の発表は、HourGlassを2026年後半の運用版に結び付けた点で一歩進んでいます。一方、正確な運用時期とデータアクセス条件は未公表です。