Limited-Area Models (LAMs) enable weather forecasting over regional domains at higher resolutions than what is computationally feasible for global models. At such high resolutions, machine learning approaches for weather prediction increasingly rely on ensemble methods to produce probabilistic forecasts. However, existing machine learning LAMs are not scalable due to relying on computationally costly diffusion models or inefficient graph neural networks. We tackle this by introducing a new hybrid CNN/GNN architecture, tailored to the LAM weather forecasting problem. Using this architecture, we construct the DET-LAM deterministic model, producing LAM forecasts both more efficiently and accurately than its graph-based competitor. We then tackle the ensemble forecasting problem, by using this architecture as a backbone for the generative model CRPS-LAM. CRPS-LAM is trained using a Continuous Ranked Probability Score (CRPS) objective, enabling efficient training and sampling in a single forward pass. This yields a speedup of $\approx \times 39$ compared to diffusion-based baselines. We evaluate our approach on regional domains in northern Europe, demonstrating that CRPS-LAM produces skillful and well-calibrated forecasts across a range of atmospheric variables.


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ACM/IEEE第23届模型驱动工程语言和系统国际会议,是模型驱动软件和系统工程的首要会议系列,由ACM-SIGSOFT和IEEE-TCSE支持组织。自1998年以来,模型涵盖了建模的各个方面,从语言和方法到工具和应用程序。模特的参加者来自不同的背景,包括研究人员、学者、工程师和工业专业人士。MODELS 2019是一个论坛,参与者可以围绕建模和模型驱动的软件和系统交流前沿研究成果和创新实践经验。今年的版本将为建模社区提供进一步推进建模基础的机会,并在网络物理系统、嵌入式系统、社会技术系统、云计算、大数据、机器学习、安全、开源等新兴领域提出建模的创新应用以及可持续性。 官网链接:http://www.modelsconference.org/
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