hurikány | Svět2000

Tady už se rosnička nesplete! Předpovídání počasí přichází s novou metodou

3. 4. 2025 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 3 min read 1084 Zobrazení AI, hurikány, metoorologové, počasí, předpověď počasí, UI, umělá imteligence

AI Meteorologie Nové Technologie

weather, nature, news, reporter, man, showing, broadcast, počasí, předpověď, channel, character, cloudy, sunny, prediction, presentation, rain, report, studio, sun, television, tv, map, worldwide, global, blue rain, blue map, blue presentation, blue global, prediction, prediction, prediction, prediction, prediction

^{Podle tiskové zprávy Fiony Dennehyové z Institutu Alana Turinga, EurekAlert}

Aby meteorologové mohli předpovídat počasí, musí počítač zpracovat obrovské množství dat. Ty se v současnosti generují prostřednictvím složitého souboru fází, z nichž každá trvá několik hodin. Data se následně zpracují v počítači a nebudu přehánět, když řeknu, že to potřebuje opravdu hoooodně času a hooodně odborníků.

Moderní přístup k prognózám byl vynalezen už před sto lety. Zasloužil se o něj Lewis Fry Richardson, který během první světové války pracoval jako řidič sanitky, když si uvědomil, že schopnost předpovídat počasí může pomoci zachránit životy. Tato myšlenka ho přivedla k vyvinutí prvního matematického postupu k předpovídání počasí.

Richardsonova metoda byla sice tehdy průlomová, ale také byla časově velmi náročná. Vypočítal, že k vytvoření včasné předpovědi na následující den by bylo zapotřebí 64 000 lidí pracujících s logaritmickými pravítky. Právě vývoj superpočítačů v 50. letech 20. století učinil Richardsonův přístup praktickým.

Revoluční řešení

Revoluční systém předpovídání počasí, Aardvark Weather, dokáže poskytovat přesné informace desetkrát rychleji a s tisíckrát menším výpočetním výkonem, než současné předpovědní systémy založené na fyzice. Obrovské datové soubory posbírané ze satelitů, meteorologických stanic a dalších senzorů vědci nahradili jediným jednoduchým modelem strojového učení, který využívá stejná data a následně dokáže poskytnout globální i místní předpovědi, které jsou navíc k dispozici během několika minut, a to i na běžném stolním počítači. 

K použití AI pro předpovídání počasí přispěl nedávný výzkum společností Huawei, Google a Microsoft, který ukázal, že jedna součást tohoto potrubí pro sběr dat, a to numerický řešič, který počítá, jak se počasí vyvíjí v průběhu času, může být nahrazen umělou inteligencí, což vede k rychlejším a přesnějším předpovědím.

Jeden místo deseti

Při použití pouhých 10 % vstupních dat existujících systémů Aardvark již nyní předčí americký národní předpovědní systém GFS a je také schopný konkurovat s předpověďmi Meteorologické služby USA, které využívají vstupy z desítek modelů počasí a analýzy od expertních lidských prognostiků.  Mimochodem, tuto novou kombinaci umělé inteligence a tradičních metod už nyní používá Evropské centrum pro střednědobé předpovědi počasí. A protože se učí přímo z dat, umí své předpovědi rychle přizpůsobit na míru pro konkrétní odvětví nebo lokalitu, ať už jde o předpovědi teplot pro africké zemědělství nebo rychlosti větru pro firmy zabývající se obnovitelnými zdroji energie v Evropě.

Aerdvark tak brzy nahradí tradiční systémy předpovědi počasí, kde vytvoření konkrétního systému přizpůsobeného na míru vyžadoval roky práce s velkým týmem odborníků.

A to není všechno. Jakožto komplexní vzdělávací systém AI ho lze snadno aplikovat na další problémy při předpovídání počasí. Dokáže totiž odhalit například i požáry, hurikány a tornáda. A aby toho neměl na staroti málo a nezačal se náhodou nudit, bude jeho aplikace kromě sledování počasí zahrnovat také předpovědi celého zemského systému, včetně předpovědí kvality vzduchu, dynamiky oceánů a také sledování mořského ledu.

Aardvark byl vyvinutý výzkumníky z univerzity v Cambridge s podporou institutu Alana Turinga, Microsoft Research a Evropské centrum pro střednědobé předpovědi počasí.

Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert

Vědci využívají vizualizaci k předvídání škod způsobených hurikány

30. 9. 2024 Tomáš Pokorný 0 komentářů 2 min read 222 Zobrazení 3D simulace, hurikán Harvey, hurikány, přírodní katastrofy, Texas, USA

Příroda/Fauna Přírodní katastrofy Zajímavosti

***POŠKOZENÍ NA OSTROVĚ GALVESTON V DŮSLEDKU HURIKÁNU IKE.***

Sezóna hurikánů začíná 1. června. Velkou hrozbu představuje nejen pro texaské obyvatele žijící u pobřeží. V zasažených oblastech způsobuje fyzické i finanční škody. Když v roce 2017 udeřil hurikán Harvey, způsobil Galvestonu škody ve výši 132,73 miliardy dolarů (téměř 3 biliony Kč).

Výzkumníci z Texaské univerzity a společnosti A&M, spolupracují na pochopení dopadů bleskových povodní ještě před jejich vznikem. Jako příklad k předpovědi použili ostrov Galveston. Chtěli demonstrovat míru škod, které by vznikly v důsledku hurikánů různé intenzity.

Výzkumníci zavedli technologii 3D vizualizace, která umožňuje identifikovat potenciální následky záplav způsobených hurikánem ještě předtím, než k nim dojde. Svou vědeckou studii publikovali v časopise „Urban Informatics“.

Prudkých bouří a záplav bude do budoucna přibývat. 3D vizualizace založené na předpovědi počasí v reálném čase, můžou vést ke zvýšení bezpečnosti a snížení nákladů za způsobené škody.

Projekty pro bezpečnost obyvatel

Technika 3D modelování také umožňuje zkoumat účinky infrastruktury zabraňující možným následným škodám. Jako je navrhovaná hráz „Ike Dike“, která má chránit ostrov Galveston před budoucími přívalovými vlnami a povodněmi.

Na příkladu ostrova Galveston použili výzkumníci vizualizaci k modelování škod, které by vznikly na obytných budovách. Zkoumali důsledky hurikánů různé intenzity. Modelovali také škody při existenci preventivní infrastruktury „Ike Dike“.

Výhodou 3D vizualizace škod oproti jiným metodám je, že výzkumníkům umožňuje modelovat konkrétní budovy, zohlednit sklepy, zadní vchody a okna. Určením výškové úrovně prvního patra obytné budovy mohou výzkumníci předpovědět fyzické a finanční škody, které hurikán způsobí na konkrétní budově.

„3D vizualizace hurikánů a bouřkových přívalů nám umožňuje pochopit, jaký dopad budou mít povodně na naše pobřeží, protože nám umožňuje názorně vidět, jak by mohly být jednotlivé budovy a silnice ovlivněny danou povodní,“ uvedl Dr. Xinyue Ye, profesor krajinářské architektury a urbanismu a přidružený člen katedry informatiky a inženýrství, katedry multidisciplinárního inženýrství, katedry geografie a sekce Visual Computing & Interactive Media.

Zásadní informace pro majitele domů

3D vizualizace upozorňuje na možné škody, které mohou způsobit záplavy způsobené hurikánem. Může majitelům domů poskytnout lepší představu o tom, do čeho investovat. Ukazuje také míru nebezpečí, potřebu pojištění a preventivní infrastrukturu. Tato technologie také zvyšuje povědomí veřejnosti o možných následcích hurikánů a záplav.

Zavedením této technologie na další pobřeží, obydlené budovy, školy a obchody, můžou vědci pomáhat obyvatelům a úředníkům plánovat infrastrukturu. V krizových situací mohou vytvořit plán pro období hurikánů.

Do modelů budou implementované předpovědi počasí v reálném čase. Výzkumníci tak můžou určit, kdy bude nutná evakuace.

Tato studie kombinuje odborné znalosti výzkumníků z více oborů. Včetně počítačového inženýrství, krajinné architektury, městského plánování, geografie a mořské a pobřežní environmentální vědy. Pozitivní dopady tohoto výzkumu zdůrazňují význam spolupráce mezi výpočetní vědou a obory specifickými pro danou oblast.

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, Texasská univerzita A&M katedra Inženýrství

Tomáš Pokorný

Snížení znečištění ovzduší způsobeného člověkem přináší překvapivý výsledek: Více hurikánů

2. 8. 2022 Tomáš Pokorný 4 min read 379 Zobrazení Evropa, hurikány, Severní Amerika, snížení znečištění, tropické cyklóny

TOP 10 Zajímavosti

Snížení znečištění ovzduší způsobeného člověkem v Severní Americe a Evropě přináší překvapivý výsledek: více hurikánů. Výzkum také zjistil, že zvýšené znečištění v Asii může snížit tropické cyklóny

Nová studie NOAA publikovaná v časopise Science Advances o čtyřech desetiletích tropických cyklónů odhaluje překvapivý výsledek, že snížení znečištění ovzduší částicemi v Evropě a Severní Americe přispělo ke zvýšení počtu tropických cyklónů v povodí severního Atlantiku a ke snížení v počtu těchto bouří na jižní polokouli. Studie také zjistila, že nárůst znečištění částicemi v Asii přispěl k menšímu počtu tropických cyklónů v západní části severního Pacifiku.

„Znečištění ovzduší je velkým environmentálním rizikem pro lidské zdraví a my jsme udělali velké pokroky ve snižování zdravotních rizik snížením znečištění ovzduší částicemi,“ řekl Hiroyuki Murakami, fyzikální vědec z Geophysical Fluid Dynamics Laboratory a autor studie NOAA. „Ale snížení znečištění ovzduší nemusí vždy snížit riziko nebezpečí tropických cyklónů.“

Zatímco řada nedávných studií zkoumala, jak rostoucí emise skleníkových plynů ovlivňují globální aktivitu tropických cyklón, Murakami se zabývá méně prozkoumanou a vysoce komplexní oblastí, jak znečištění částicemi v kombinaci se změnami klimatu ovlivňuje tropické cyklóny v různých oblastech planety. Murakami dospívá k těmto závěrům pomocí nejmodernějšího klimatického modelu vyvinutého v NOAA GFDL.

Jak méně znečištění na severní polokouli zvyšuje tropické bouře v Atlantiku?

ANIMACE: SEVEROATLANTICKÝ NÁRŮST TROPICKÉHO CYKLÓNU

Animace ukazující výsledky nového výzkumu Hiroyuki Murakamiho, který dospěl k závěru, že 40 let snižování znečištění způsobeného člověkem z továren, dopravy a dalších zdrojů v Severní Americe a Evropě přispělo k nárůstu tropických cyklónů v Severní Atlantik. Naproti tomu zvýšené znečištění ovzduší z Číny a Indie ve stejném 40letém období od roku 1980 do roku 2020 přispělo k poklesu tropických cyklónů v západním severním Pacifiku. Kredit: NOAA

Za posledních 40 let byly Evropa a Severní Amerika lídry ve snižování znečištění ovzduší částicemi z průmyslu, automobilů, energetiky a dalších zdrojů. Rostoucí absence znečištění ovzduší způsobeného lidmi na severní polokouli, které se odhaduje na 50procentní pokles koncentrace od roku 1980 do roku 2020, vedla k povrchovému oteplování nad tropickým Atlantickým oceánem, což přispívá k častějším tropickým cyklónům. Bez významného množství znečištění částic, které by odráželo sluneční světlo, oceán absorbuje více tepla a rychleji se ohřívá. Oteplování Atlantského oceánu bylo klíčovou složkou pro 33procentní nárůst počtu tropických cyklónů během tohoto 40letého období, řekl Murakami.

Snížení znečištění také vedlo k oteplení středních a vyšších zeměpisných šířek na severní polokouli. Toto oteplování pevniny a oceánu způsobuje stálý pohyb tryskového proudu směrem k pólu z tropů směrem k Arktidě. Posun tryskového proudu vedl k oslabení západních větrů v horní troposféře v tropické atlantické pánvi, oblasti atmosféry asi 10 až 12 mil od povrchu Země. Slabší vítr zase znamená, že je menší rozdíl mezi rychlostí větrů v dolní a horní troposféře nebo menší střih větru. S malým střihem větru se tropické cyklóny mohou vyvíjet a sílit nad Atlantickým oceánem.

Jak více znečištění v Asii snižuje tropické bouře v západním severním Pacifiku?

Procesy zemského systému fungující v západním severním Pacifiku – v oblasti, kde se silné tropické cyklóny nazývají tajfuny – jsou odvrácenou stranou toho, co se děje v povodí Atlantiku. Klíčovou složkou pro pokles tropických cyklónů v západním severním Pacifiku je podle nového výzkumu také znečištění ovzduší. V tomto případě byl 40procentní nárůst koncentrace znečištěného ovzduší jedním z několika faktorů, které přispěly ke 14% poklesu tropických cyklónů, řekl Murakami. Mezi další faktory patří přirozená variabilita a zvýšené emise skleníkových plynů.

Nad západním severním Tichým oceánem snížilo rostoucí znečištění ovzduší z rychle se rozvíjejících ekonomik Číny a Indie sílu indických monzunových větrů v létě. Zvýšené znečištění ochlazuje půdu ve východní Asii a slouží ke snížení rozdílu mezi teplotou země a oceánu. Bez tohoto kontrastu teplot monzunové větry slábnou. Obecně platí, že tropické cyklóny v Asii se rodí v létě v tom, co se nazývá monzunové koryto, což je místo, kde se západní indické monzunové větry sbíhají s pasáty v západním Tichém oceánu. Se slabšími monzunovými větry je méně tropických cyklónů.

Jak snížené znečištění na severní polokouli vede k menšímu počtu tropických cyklónů na jižní polokouli?

Trend oteplování ve středních a vysokých zeměpisných šířkách severní polokoule mění rozsáhlé vzorce globální cirkulace, řekl Murakami. Tyto změny vedly ke zvýšenému proudění vzduchu na severní polokouli. To způsobuje sestupné proudění vzduchu na jižní polokouli. Toto sestupné proudění vzduchu přichází s vysokým tlakem, který brání vzniku tropických cyklónů.

Jaké jsou důsledky nového výzkumu?

„Tato studie naznačuje, že snížení znečištění ovzduší vede ke zvýšenému riziku tropických cyklónů, k nimž dochází v severním Atlantiku, a pokud se znečištění ovzduší rapidně sníží, mohlo by k nim dojít také v Asii,“ řekl Murakami. „Ironický výsledek naznačuje nutnost pečlivého politického rozhodování v budoucnu, které zvažuje klady a zápory mnoha dopadů.“

Murakami dodal, že projekce pro příští desetiletí je taková, že znečištění ovzduší způsobené lidmi zůstane v severním Atlantiku stabilní a že zvýšené skleníkové plyny budou mít významnější vliv na tropické cyklóny. Projekce je pro menší počet tropických cyklónů, ale ty, které nastanou, budou pravděpodobně intenzivnější.

Zdroj: Science.org

Tomáš Pokorný