Новый метод прогнозирования: предсказание экстремальных наводнений в Андах

Это может позволить улучшить готовность к стихийным бедствиям. Поскольку метод анализа сложных систем основан на математическом сравнении, применимом к любым временным рядам данных, этот подход можно использовать для экстремальных событий в самых разных сложных системах.

«Современные модели прогноза погоды не могут уловить интенсивность самых экстремальных осадков, а эти события, конечно, наиболее опасны и могут иметь серьезные последствия для местного населения, например, крупные наводнения или даже оползни», — говорит ведущий автор Никлас Боерс из Потсдамского института исследований воздействия на климат (PIK). — «Используя анализ сложных сетей, мы нашли способ прогнозировать такие события в южноамериканских Андах».

Когда с декабря по февраль муссон обрушивается на Южную Америку, он приносит влажные теплые воздушные массы из тропической Атлантики. Двигаясь на запад, эти ветры блокируются крутыми Андами высотой в несколько тысяч метров и поворачивают на юг. При определенных условиях атмосферного давления теплые, насыщенные влагой воздушные массы встречаются с холодными и сухими ветрами, приближающимися с юга. Это приводит к обильным осадкам на больших высотах, вызывающим наводнения в густонаселенных предгорьях боливийских и аргентинских Анд. «Удивительно, но в отличие от распространенного до сих пор понимания, эти события распространяются против направления южного ветра», — говорит Боерс.

Анализ «больших данных» временных рядов наблюдений со спутников

Международная группа ученых провела анализ «больших данных» почти 50 000 высокоточных временных рядов погодных данных за 15 лет, доступных с момента появления качественных спутниковых данных, полученных NASA (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США) совместно с Японским агентством аэрокосмических исследований. «Мы обнаружили, что эти огромные скопления осадков зарождаются в районе Буэнос-Айреса, а затем перемещаются на северо-запад, к Андам, где через два дня вызывают экстремальные осадки», — говорит Боерс. Новый метод позволяет правильно предсказать 90% экстремальных осадков в Центральных Андах, происходящих в условиях феномена Эль-Ниньо, когда наводнения случаются чаще, и 60% событий, происходящих при любых других условиях.

«Хотя выводы было трудно получить, местные учреждения теперь могут довольно легко применять их, используя общедоступные данные, что очень помогает», — говорит соавтор Хосе А. Мареньо из Национального института космических исследований в Сан-Паулу, Бразилия. «Крупные осадки могут привести к наводнениям, которые, например, только в начале 2007 года привели к предполагаемому ущербу в более чем 400 миллионов долларов США в регионе. Теперь пострадавшим странам необходимо адаптировать свое планирование подготовки к бедствиям».

Метод можно применять не только к климату, но и к финансовым рынкам

«Сравнение погодных данных звучит достаточно просто, но на самом деле потребовался новый математический инструмент, который мы разработали, чтобы обнаружить сложные связи, ведущие к экстремальным событиям», — говорит соавтор Юрген Куртс, сопредседатель исследовательской области PIK «Трансдисциплинарные концепции и методы». — «Данные были, но никто раньше не соединял точки таким образом. Метод предоставляет общую основу, которую теперь можно применять для прогнозирования экстремальных изменений во временных рядах других сложных систем, таких как финансовые рынки, активность мозга или даже землетрясения».