Новые методы динамического прогнозирования экстремальных волн жары

За последнее десятилетие несколько экстремальных волн жары и "тепловых куполов" оказали катастрофическое воздействие на общество и биосферу. В 2021 году пострадали все регионы Северного полушария. В конце июня и июле наблюдались одновременные волны жары на Тихоокеанском Северо-Западе, устойчивые волны жары в Сибири, усугубившие масштабные лесные пожары, а также температура и влажность в Пакистане, Северной Индии и на Ближнем Востоке, достигшие предела переносимости человеческого организма.

Однако основная научная проблема, связанная с этими событиями, заключается в том, что их нельзя изучить с помощью исторических данных, поскольку они беспрецедентны. Исследование с использованием лучших климатических моделей также сильно ограничено, так как моделирование множества редких событий требует чрезвычайно длинных численных симуляций, что часто невозможно при текущих вычислительных мощностях.

Физик Фредди Бушэ, научный директор CNRS в Лаборатории физики Высшей нормальной школы Лиона (Франция), и его команда используют новые математические, вычислительные инструменты и инструменты искусственного интеллекта для решения этих двух ключевых проблем. Алгоритм редких событий позволяет получать до тысяч дополнительных примеров экстремальных событий в статистике при фиксированных вычислительных затратах. Дополнительное использование глубокой нейронной сети предоставляет беспрецедентный инструмент прогнозирования за две недели до начала экстремальной жары.

Исследование ученых экстремальных волн жары недоступно традиционными подходами. Используя лучшие доступные климатические модели вместе с этими инструментами, они обнаружили новые свойства. Экстремальные волны жары и "тепловые купола" связаны с глобальной схемой телекомплексации. Это объясняет, почему одновременное возникновение экстремальных событий в течение сезона по всему Северному полушарию было ожидаемым. Это крайне важно для оценки вероятности составных событий.

Очень хорошая статистика, собранная с помощью алгоритмов редких событий и прогнозирования на основе искусственного интеллекта, значительно улучшит управление рисками, планирование и предупреждение об экстремальных событиях. Это будет иметь важнейшее применение для поддержки государственной политики и действий государств, государственных агентств и частных компаний.