يؤدي تغير المناخ إلى صعوبة التنبؤ بالمطر – لقد قمنا بتدريب ذكاء اصطناعي لمساعدة البلدان الاستوائية على التكيف

بينما تنخفض الأنهار والخزانات بشكل خطير في أوروبا ، هناك فيضانات كارثية في باكستان والولايات المتحدة. سواء كان ذلك بسبب الجفاف أو الفيضان ، فإن القدرة على التنبؤ بدقة بالمطر أمر مهم لحماية الأرواح وإدارة المياه بأمان.

لقد أصبح ذلك أكثر صعوبة في العقود الأخيرة. أدى تغير المناخ وإزالة الغابات إلى تحريف دورة المياه العذبة على الأرض ، مما أدى إلى تحويل أنماط هطول الأمطار نحو الأحداث المتطرفة مثل الجفاف الشديد والأمطار الغزيرة. تصاعدت الفيضانات الكارثية على مستوى العالم في الخمسين عامًا الماضية ، وزادت حوادث الفيضانات المفاجئة ، عندما تهطل الأمطار الغزيرة في فترة قصيرة جدًا ، لا سيما في البلدان الاستوائية حيث جعلت درجات الحرارة المرتفعة العواصف الرعدية أكثر شيوعًا.

استثمرت البلدان المتقدمة مثل المملكة المتحدة في الأقمار الصناعية والرادارات من أجل تنبؤ أكثر دقة بالطقس. هذه الأنظمة عالية التقنية فعالة بشكل خاص في المناخات المعتدلة حيث يحدث هطول الأمطار عادة على مدى عدة كيلومترات وتتحرك في نطاقات واسعة تعرف باسم جبهات الطقس. غالبًا ما تكون قياسات هطول الأمطار على مسافات 5 كم أو أكثر ، والتي تستطيع السواتل والرادارات القيام بها ، كافية للتنبؤ بالمطر على هذا النطاق.

في البلدان الاستوائية ، حيث من المتوقع أن يكون لتغير المناخ تأثير أكبر بكثير ، هناك حاجة إلى أنظمة يمكنها التنبؤ بالمطر على مسافات تقل عن كيلومتر واحد. هذا بسبب شيء يسمى هطول الأمطار الحراري ، وهو أمر شائع في المناطق الاستوائية.

يحدث هطول الأمطار الحراري عندما يرتفع الهواء الساخن إلى أعلى مع بخار الماء ، والذي يتكثف ليشكل السحب على ارتفاع عالٍ. هذه الغيوم لا تحملها الرياح ، ولذلك تسقط الأمطار في نفس المكان الذي نشأت فيه.

من شأن الأنظمة القادرة على التنبؤ بهطول الأمطار في الحمل الحراري أن تساعد السلطات على إصدار تحذير مسبق ، ومنع الوفيات والأضرار الناجمة عن الفيضانات. يمكنهم أيضًا مساعدة الناس على إدارة مياه الأمطار هذه لإفادة المزارع ، من خلال إجراءات الصرف والري الفعالة.

تقع معظم البلدان الاستوائية ضمن نطاقات الدخل المنخفض أو المتوسط. إن التنبؤ بالمطر على مسافات أصغر من كيلومتر أمر مكلف – فغالباً ما تكون الأقمار الصناعية الخاصة بالطقس غير ممكنة. يمكن للنباتات الكثيفة والتضاريس الجبلية ، الشائعة أيضًا في المناطق الاستوائية ، أن تشكل المناخ المحلي بعمق من خلال التسبب في ارتفاع الهواء الرطب وتكثيفه ، مما يجعل التنبؤ بالطقس التقليدي أكثر صعوبة.

لحل هذه المشكلات ، شرعنا في تطوير طريقة رخيصة لتوفير التنبؤ من شارع إلى شارع.

التنبؤ بهطول الأمطار المدارية المستند إلى الذكاء الاصطناعي

هطول الأمطار هو نتيجة التفاعلات المعقدة بين مكونات مختلفة من الغلاف الجوي مثل درجة الحرارة والرطوبة والضغط وسرعة الرياح والتي يمكن قياسها بسهولة بواسطة أجهزة الاستشعار. لقد حققنا فيما إذا كان بإمكان الذكاء الاصطناعي استخدام هذه المعلومات لتجميع توقعات هطول الأمطار في شمال ماليزيا.

نظام التنبؤ الذي قمنا بتطويره هو في الأساس برنامج كمبيوتر ذكي يمكنه التنبؤ بما إذا كانت ستمطر ، ومدى شدة هذا المطر ، ومدة استمراره في أي مكان بدقة تزيد عن 90٪ قبل 96 ساعة على الأقل.

اختبرنا دقة التنبؤ الخاصة به مقابل الظروف الجوية السابقة التي سبقت سقوط المطر. إذا تضمنت هذه الخوارزمية بيانات من أجهزة استشعار تقيس عمق الأنهار ومعدل تدفقها ، فيمكنها التنبؤ بما إذا كان المطر قد يتسبب في حدوث فيضانات ، وإذا كان الأمر كذلك ، فمتى ومتى.

يمكن توصيل الأجهزة المستخدمة لقياس أحوال الطقس بالإنترنت لتشكيل شبكة توفر تنبؤات إقليمية. ستؤدي إضافة المزيد من الأجهزة إلى الشبكة إلى تحسين دقة التنبؤ ، والذي يتم تحديثه كل ساعة.

من خلال العمل مع University of Malaysia Perlis ، أنشأنا بالفعل شبكة عبر الإنترنت من مستشعرات الطقس الحالية التي تجمع البيانات لاستخدامها في الخوارزمية. يتم فصل معظم محطات الطقس هذه بعشرات الكيلومترات – وهي متباعدة جدًا لتوفير تنبؤات تفصيلية بالأمطار في معظم المناطق.

ولكن مع إضافة المزيد من أجهزة الاستشعار ، من المأمول أن يضمن نظام التنبؤ يومًا ما أن المجتمعات الضعيفة يمكنها الاستعداد بشكل أفضل لظواهر الطقس المتطرفة ، وبناء المرونة في مواجهة المناخ سريع التغير.

ليس لديك وقت للقراءة عن تغير المناخ بقدر ما تريد؟

احصل على تقرير إخباري أسبوعي في بريدك الوارد بدلاً من ذلك. كل يوم أربعاء ، يكتب محرر البيئة في The Conversation ، رسالة بريد إلكتروني قصيرة تتعمق أكثر قليلاً في قضية مناخية واحدة. انضم إلى أكثر من 10000 قارئ اشتركوا حتى الآن.