به مناسبت ۲۳ مارس مصادف با روز جهانی هواشناسی؛
استفاده از فناوری در پیشبینی بهتر آب و هوا
پیشبینی آب و هوا یکی از کارهایی است که از سالیان گذشته تابحال فناوری هایی بسیاری برای انجام آن توسعه یافته اند اما حالا و با وجود پدیده هایی مانند گرمایش جهانی باید این کار بسیار دقیق تر از قبل صورت گیرد. به تازگی آمریکا شاهد بارش شدید برف در بعضی از ایالت های جنوبی و مرکزی آمریکا همزمان با موج سرما و یخبندان بود و این مورد مشکلات عمده ای هم برای شهروندان آن مناطق به وجود آورد. به علت گرمایش جهانی، رویدادهای شدید هوای گرم و سرد و طوفان های شایع، بیشتر، شدیدتر و اغلب طولانی تر می شوند.
به گزارش فیکس سرور به نقل از ایسنا، پیشبینی آب و هوا طی ۲۰ سال قبل راه زیادی را پیموده است و هنوز هم مسیری طولانی پیش رو دارد. اما آیا استفاده از فناوری های متعدد می تواند به بهبود توانایی هواشناسان برای پیشبینی بهتر الگوهای آب و هوایی کمک کند؟ چقدر دقیق میتوان آب و هوا را پیش بینی نمود تا شاهد خسارت های جبران ناپذیر نباشیم؟ روند پیشبینی الگوهای آب و هوا یک علم بسیار پیچیده است و احتیاج به به تجزیه و تحلیل و رمزگشایی از مجموعه داده های عظیم جمع آوری شده روزانه از هزاران سنسور و ماهواره های هواشناسی دارد. دانشمندان تابحال با توسعه ابزارهای پیشرفته نقش مهمی در این حوزه داشته اند. آنها به لطف سرمایه گذاری های دولتی و خصوصی موفق به توسعه ماهواره های پیشبینی آب و هوا و مدلهای کامپیوتری پیشرفته شده اند. در این خبر به بررسی فناوری هایی که می توانند در این حوزه به دانشمندان کمک کنند، پرداخته ایم.
هوش مصنوعی
مجموعه داده های عظیم جمع آوری شده از وضعیت جوی زمین پیشبینی رویدادهای آینده را بسیار دشوار می کند. مدلهای کامپیوتری فعلی تنها برای نظارت و اخطار در مورد پدیده های بزرگ در نظر گرفته شده اند و شامل مواردی نظیر چگونگی گرم شدن جو زمین توسط خورشید، چگونگی تاثیر تغییر اختلاف فشار روی الگوهای باد و چگونگی تغییر حالت آب(یخ به آب و سپس به بخار) بر جریان انرژی جو زمین است. آنها همینطور چرخش زمین در فضا را در نظر می گیرند چون که هر تغییر کوچکی در یک متغیر می تواند رویدادهای آینده را تغییر دهد. اینجا همان جایی است که هوش مصنوعی می تواند برای بهبود دقت و قابل اطمینان بودن پیشبینی آب و هوا به کار گرفته شود. هوش مصنوعی می تواند جهت استفاده در برنامه های ریاضی کامپیوتری و روش های حل مسائل محاسباتی در مجموعه داده های وسیع برای شناسایی الگوها و ایجاد یک فرضیه مناسب و تعمیم داده ها مورد استفاده قرار گیرد. با عنایت به پیچیدگی ذاتی پیشبینی آب و هوا، دانشمندان هم اکنون از هوش مصنوعی برای پیشبینی آب و هوا استفاده می نمایند تا سریعاً نتایج خالص و دقیق به دست آید. هوش مصنوعی با استفاده از مدلهای ریاضی یادگیری عمیق می تواند از پرونده های آب و هوایی گذشته برای پیشبینی آینده یاد بگیرد. شرکتهای مختلف هم اکنون به شدت در حال سرمایه گذاری روی هوش مصنوعی در پیشبینی آب و هوا هستند.
ماهواره های نظارت بر آب و هوا
یکی از قدرتمندترین ابزارهای هواشناسی ماهواره های زیست محیطی است. سازمان ملی اقیانوسی و جوی آمریکا(NOAA) دارای سه نوع ماهواره هواشناسی است که آب و هوای سراسر زمین را تحت نظر دارند. یکی از این ماهواره ها ماهواره گردش قطبی است که در ارتفاع تقریبی ۸۰۵ کیلومتری زمین مستقر است. این ماهواره ها به صورت مداوم زمین را ۱۴ بار در روز قطب به قطب دور می زنند تا بدین ترتیب هر قسمت از سیاره زمین دو بار در روز به صورت کامل تحت نظر قرار بگیرد. این کار ماهواره ها را قادر می سازد مجموعه داده های عظیمی را در مورد جو زمین به صورت کامل همچون ابرها و اقیانوس ها با وضوح بسیار بالا فراهم نمایند. هواشناسان با استفاده از این نوع داده ها به صورت نظری قادر به پیشبینی الگوهای آب و هوایی بلندمدت هستند. این داده ها برای ارزیابی کیفیت هوا در طول زمان بسیار مفید هستند. این اطلاعات در مدلهای هواشناسی گنجانده می شود که به نوبه خود به پیشبینی های دقیق تری از آب و هوا منجر می شود. ابزارهای دیگر همینطور می توانند برای تعیین دمای سطح دریا مورد استفاده قرار گیرند که یک عامل مهم دیگر در پیشبینی آب و هوا در دراز مدت است. سپس این داده ها می توانند برای پیشبینی آب و هوا همچون تغییرات فصلی در مقیاس بزرگ استفاده شوند. آنها همینطور اطلاعاتی را برای کمک به پیشبینی شرایط آب و هوایی خطرناک مانند طوفان، گردباد، سیل و کولاک شدید قبل از وقوع جمع آوری می کنند.
این داده ها همینطور برای کمک به ارزیابی خطرات محیطی مانند خشکسالی، آتش سوزی جنگل ها و سیل مورد استفاده قرار می گیرند. نوع دیگری از ماهواره ها که توسط هواشناسان استفاده می شود، ماهواره های فضای عمیق نامیده می شود. بعنوان مثال ماهواره "DSCOVR" در مدار یک میلیون مایلی(یک میلیون و ۶۰۹ هزار کیلومتری) زمین قرار دارد. این نوع از ماهواره ها هشدارها و پیشبینی ها در مورد خطرات فضایی را فراهم می کنند و بر انرژی خورشیدی که هر روز جذب زمین می شود، نظارت می کنند. "DSCOVR" همینطور قادر به ثبت اطلاعات در مورد سطح ازن و سطح هواژل موجود در جو است. نوع دیگر ماهواره این سازمان ماهواره زمین ثابت است. این نوع ماهواره دارای یک مدار زمین ثابت است. خاصیت منحصر به فردی که این ماهواره ها دارند این است که می توانند دقیقاً در همان موقعیت ثابت آسمانی که از هر مکان ثابت روی زمین مشاهده می شوند، ثابت بمانند.
چندی قبل هم ناسا ماهواره سنتینل -۶ مایکل فرایلیچ را از پایگاه نیروی هوایی وندربرگ اسپیس لانچ در کالیفرنیا به مدار پرتاب کرد. ناسا اظهار داشت که هدف اساسی سنتینل-۶ اندازه گیری سطح اقیانوس ها است. هر روز پرتاب ماهواره صورت نمی گیرد ازاین رو جمع آوری اطلاعات مفیدتر درباره اقیانوس ها و جو بسیار مهم می باشد. سنتینل-۶ حاصل همکاری ایالات متحده و اروپا است. سنتینل-۶ یکی از دو ماهواره ای است که مأموریت کوپرنیکس سنتینل-۶/جیسون-سی اس را تشکیل می دهد. همینطور مقرر است در این مأموریت اطلاعاتی جمع آوری شود تا به پیشبینی هوا، تغییرات دما در جو و رطوبت بپردازد. در این پروژه از دو ماهواره تحت عناوین "سنتینل-۶آ" و "سنتینل-۶بی" استفاده خواهد شد که به فاصله پنج سال از هم پرتاب خواهند شد. ماهواره مذکور به افتخار مایکل فرایلیچ مدیر سابق بخش علوم زمین ناسا که در پیشرفت اندازه گیری های اقیانوس های فضایی نقش مهمی داشته نامگذاری شده است.
دوقلوی دیجیتال زمین
دانشمندان در حال توسعه یک "دوقلوی دیجیتال" زمین هستند تا به کمک آن بتوانند وقایع در ارتباط با گرمایش جهانی که در آینده رخ خواهد داد را پیشبینی کنند. به تازگی در بیانیه مطبوعاتی مؤسسه فناوری فدرال زوریخ آمده است که نسخه دیجیتالی کل زمین به آنها امکان می دهد بتوانند تمام سناریوها را بررسی نمایند تا پیشبینی کنند که در آینده چه چیزی رخ خواهد داد. به قول محققان این سیستم از چارچوب روش شناختی مرتبط در پیشرفت های استثنایی در پیشبینی عددی آب و هوا استفاده خواهد نمود. هدف این است که این مدل بتواند تأثیرات سیاست های اقلیمی و سایر عوامل را پیش از وقوع بررسی کند که این مورد بهترین راه برای کاهش اثرات گرمایش جهانی است.
سیستم پردازش اطلاعات پیشرفته هواشناسی
اداره ملی اقیانوسی و جوی ایالات متحده آمریکا سیستمی تحت عنوان "سیستم پردازش اطلاعات پیشرفته هواشناسی"(AWIPS) را توسعه داده است."سیستم پردازش اطلاعات پیشرفته هواشناسی"(AWIPS)، یک سیستم پردازش کامپیوتری است که داده های جمع آوری شده توسط تمام ابزارهای پیشین را به یک رابط گرافیکی متصل می کند و هواشناسان هم از آن برای تجزیه و تحلیل داده ها و پیشبینی آب و هوا استفاده می نمایند. این سیستم از ابر کامپیوتر های این اداره، برای پردازش داده ها از رادار داپلر، رادیوسوندها، ماهواره های هواشناسی و سیستم های مشاهده خودکار سطح زمین استفاده می نماید. بعد از آنکه هواشناسان پیشبینی ها را آماده می کنند، سیستم پردازش اطلاعات پیشرفته هواشناسی، گرافیک آب و هوا و ساعت ها و هشدارهای خطرناک آب و هوا را بوجود می آورد. همه این ها کمک می نماید تا هواشناسان بتوانند سریع تر و دقیق تر از همیشه وضعیت آب و هوایی را پیشبینی کنند. علاوه بر این"سیستم های مشاهده خودکار سطح زمین"(ASOS) به صورت مداوم بر شرایط آب و هوایی سطح زمین نظارت می کنند. داده هایی که توسط "سیستم های مشاهده خودکار سطح زمین" جمع آوری می شوند برای بهبود وضعیت پیشبینی هوا و هشدارها ضروری هستند.
منبع: فیكس سرور
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب