Вранці 9 червня Лаура Лін працювала зі свого дому в Лейнсвіллі, сільському містечку на півдні Індіани, приблизно в 24 милях від кордону з Кентуккі. Вона була на виклику Zoom і не помітила, що її сад почав затоплювати через сильний дощ надворі. «Я подивився туди на сарай і побачив шматок дерева, який плавав навколо, і я […]
Вранці 9 червня Лаура Лін працювала зі свого дому в Лейнсвіллі, сільському містечку на півдні Індіани, приблизно в 24 милях від кордону з Кентуккі. Вона була на виклику Zoom і не помітила, що її сад почав затоплювати через сильний дощ надворі.
«Я подивився туди на сарай і побачив шматок дерева, який плавав навколо, і я подумав: «Що?» І відразу подумав: «Мені потрібно йти». Я закрив свій ноутбук, розбудив дітей і подумав: «Щось не так», — згадував Лін.
Лін та її родину благополучно евакуювали та сховалися в будинку сусіда, але всього за кілька годин того дня в Лейнсвіллі випало більше 8 дюймів дощу, що значно перевищило стандарт для «сильного дощу». Через кілька годин вода витекла.
Повені є другою за смертністю погодною явищем у Сполучених Штатах і найсмертоноснішою в усьому світі. Лише 6 дюймів бурхливої води може збити дорослу людину з ніг, 12 дюймів може підняти автомобіль, а 2 фути можуть перемістити великі транспортні засоби, такі як вантажівки та позашляховики. Потепління клімату означає збільшення екстремальних опадів у Сполучених Штатах, що збільшує ймовірність повеней. Смертельні раптові повені, які сталися в Непалі в серпні через обвал льодовика, демонструють силу води руйнувати громади по всьому світу.
На щастя, були розроблені нові інструменти для боротьби з цією загрозою. Нове програмне забезпечення під назвою Transient Artifact and Continuous Learning System (TACLS) використовує супутники та машинне навчання, щоб швидше визначати райони, які можуть затопити, і допомагає Національній службі погоди (NWS) приймати кращі рішення під час видачі попереджень про раптові повені.
«Ми не знали про попередження «залізти на дах», поки не підійшли до будинку людини», — сказав Лін. «До того часу, як ми почали видавати попередження на кшталт: «Залазьте на дахи. Витягніть човни», усе місто вже було під водою. Тож було надто пізно».
TACLS має потенціал це змінити.
«Це допоможе врятувати життя», — сказав Айворі Смолл, науковий та оперативний офіцер Управління прогнозів погоди NWS Сан-Дієго. Без TACLS шторм може прийти у ваш район і «може вбити деяких людей», сказав Смолл. За допомогою TACLS «ми можемо попередити і врятувати деяких людей».
Бюро метеорології відповідає за видачу попереджень про суворі погодні умови, включаючи попередження про раптові повені. У Сполучених Штатах і на їхніх територіях є 122 місця, сказав Джеймі Ловер, старший гідролог служби прогнозів погоди NWS в Окснарді, штат Каліфорнія, який охоплює район Лос-Анджелеса. Small and Lover тісно співпрацюють із великою командою вчених і дослідників над проектом TACLS і сподіваються, що цей новий проект оптимізує попередження про погоду. Щоб зрозуміти TACLS, важливо спочатку зрозуміти, як NWS видає сповіщення про повінь.
Зараз люди, які працюють в службах прогнозування погоди, використовують різноманітні інструменти для моніторингу умов повеней. Ловер сказав, що вони використовують дощоміри та вимірювачі потоку, щоб побачити, скільки води є в певному місці в будь-який момент часу. Вони використовують супутники та метеорологічні радари для відстеження штормів, що розвиваються. Персонал відстежує рівень опадів, але комп’ютери також видають сповіщення, якщо в певній місцевості випадає більше дощу, ніж вважається безпечним. «Ми розробили вказівки щодо раптових паводків на основі типу ґрунту та крутизни схилу, які говорять нам, що якщо така кількість дощу випаде за той самий проміжок часу в цій місцевості, раптовий паводок, ймовірно, відбудеться», — каже Ловер.
«Це може допомогти врятувати ваше життя».
— слонова кістка мала
Усе це разом із роками досвіду всередині будівель визначить, чи натисне хтось кнопку, щоб видати попередження про повінь у цьому районі, сказав Ловер.
Годинник є найменш серйозним сповіщенням. Це означає, що раптова повінь можлива. Годинник можна оформити за 12-48 годин, пояснює Ловер. Він сказав, що місцеві бригади з надзвичайних ситуацій повинні розпочати роботу над «заходами із запобігання повеням» після того, як буде оголошено спостереження за повені, що дасть їм достатньо часу, щоб підготуватися до того, як люди опиниться на мілині та будуть змушені шукати висоту. Групи реагування можуть переглядати плани евакуації, встановлювати мішки з піском і огорожу на дорозі, а також визначати зони найбільшого ризику перед можливим затопленням.
Консультація – це наступний рівень. Це може бути повінь, “але це скоріше рівень неприємностей. Це не загроза життю чи майну”, – сказав Ловер. Попередження – найсерйозніші сповіщення. «Це можливість життя або смерті, яку вимітали з-під ваших ніг». [or] «Мене збила машина, яка їхала по річці», — сказав Смолл.
За словами Смолла, NWS розрізняє звичайні та раптові повені за часом. Якщо територія затоплена протягом шести годин, це раптовий паводок.
NWS має різні способи визначити, чи потрібно видавати попередження про раптову повінь, але ця технологія має обмеження, сказав Єгуда Бок, геодезист і керівник проекту TACLS в Інституті океанографії Скріппса при Каліфорнійському університеті в Сан-Дієго. За його словами, супутники, які використовує NWS, надають більш детальну інформацію над океаном, ніж над сушею. І просте відстеження кількості опадів у момент їх виникнення не дає достатньо часу. «Тому що як тільки випадають опади, сама подія вже почалася», — пояснює він.
Рабер сказав, що в пустелях та інших малонаселених районах зазвичай менше опадомірів. «У нас досить щільна мережа [of rain gauges]Однак вона не може охопити кожен куточок землі. »
TACLS використовує супутники та машинне навчання, щоб визначити на карті місця, де існує ризик переходу від дощу до небезпечної раптової повені (наразі лише в Каліфорнії). Але незабаром ця технологія буде доступна у всіх офісах NWS. Вчені з UCSD, NWS і NASA співпрацювали над створенням TACLS. Управління науки про Землю та технологій НАСА фінансувало цей проект через свою Програму передових технологій інформаційних систем.
TACLS покладається в основному на Глобальну навігаційну супутникову систему (GNSS), яка використовується для прогнозування землетрусів, сказав Бок. Але мережа GNSS, що складається із супутників і наземних датчиків, також надає дані, які допомагають синоптикам вирішити, чи видавати попередження про раптові повені. Більша кількість водяної пари або вологості в атмосфері збільшує затримки зв’язку між супутниками GNSS і наземними датчиками.
Ловер сказав, що кількість вологи в атмосфері, або «опадів», говорить NWS, що насправді відбувається в небі перед штормом.
TACLS використовує супутники та машинне навчання, щоб визначити місця, де існує ризик переходу від дощу до небезпечної раптової повені.
До TACLS Лабору та його колегам доводилося покладатися на прогнози, які не завжди були точними. TACLS надає дані в реальному часі про кількість води, що випадає в атмосфері, і порівнює їх з прогнозами. Це допомагає визначити, чи насправді шторм рухається зі швидкістю, передбаченою моделями погоди. «Це допомагає нам приймати кращі рішення в процесі попередження», — сказав Ловер.
Навіть маючи дані про вологість GNSS, синоптикам потрібне щось, щоб усе це проаналізувати. Аспірант UCSD Бхавік Чандна витратив близько року на розробку сторони машинного навчання TACLS з використанням так званої архітектури довгострокової пам’яті. За словами Чандни, ця конкретна система машинного навчання особливо добре працює для таких речей, як спалахи штормів та інші погодні умови, які змінюються з часом.
Чандна використав багаторічні вимірювання атмосфери з мереж GNSS і дані про атмосферні річки, опади та попередження про раптові повені, щоб навчити модель машинного навчання розуміти зміни атмосферної вологості «під час розвитку штормів». Одночасно була навчена система машинного навчання, щоб визначити, чи були умови відповідними для видачі попередження про раптову повінь.
«Є речі, в яких машинне навчання погане, а є речі, в яких воно добре», — сказав Джоел Джонсон, доцент кафедри наук про Землю та планети Техаського університету в Остіні. Джонсон, який не брав участі в проекті TACLS, не з чуток знає проблеми використання цього типу інструменту. «Загалом дуже легко отримати артефакти та хибні спрацьовування в даних. Датчики йдуть з ладу тощо», — каже Джонсон. Тим не менш, TACLS, здається, «добре підходить» для завдання прогнозування раптових повеней, сказав він.
Помилкові спрацьовування трапляються, каже Чадна. «Реальні метеосистеми зазвичай впливають на територію, а не лише на одну ізольовану станцію GNSS. Якщо одна станція показує сильний сигнал, а її сусіди ні, її виявлення може бути придушено. Якщо кілька сусідніх станцій показують ту саму картину, ми ще більше впевнені, що це справжній атмосферний сигнал», – додав він.
Чандна каже, що TACLS не замінює синоптиків, які видають попередження про погоду. Це лише ще одна інформація, яка допоможе вам прийняти рішення, каже він.
Програмне забезпечення TACLS вже використовується службами прогнозування погоди в Лос-Анджелесі та Сан-Дієго, де раптові повені є звичайним явищем, сказав Ловер. «На Заході ми маємо справу з більшою кількістю раптових повеней, і там вони відбуваються швидше», — пояснює він. Тепер TACLS показує їм графік із різними точками, які показують, що відбувається в реальному часі.
Нова версія TACLS з покращеною графікою зараз завантажується в систему NWS і майже завершена, сказав Лабер. Він додав, що він буде доступний у всіх офісах NWS наприкінці жовтня. Ця ітерація включає карти з детальною графікою, яка показує кількість дощу та наявність екстремальних погодних явищ.
Лейбер сказав, що більше інструментів, як-от останнє оновлення TACLS, можуть ще більше покращити прийняття рішень щодо видачі попереджень про раптові повені, тим самим скорочуючи час попередження та повідомляючи людям про наявність проблеми раніше.
Ловер сказав, що TACLS, швидше за все, буде використовуватися найбільше в західній частині Сполучених Штатів, оскільки більшість датчиків GNSS встановлено в місцях, відомих сейсмічної активністю. Але Чандна вважає, що TACLS може добре працювати в іншому місці. Поки є деякі датчики GNSS і дані про місцеву погоду, «та сама ідеологія, яка є в нашій системі, може використовуватися в різних частинах світу», — каже він.
Малий думає за межі TACLS. Він вважає, що продовження досліджень є важливим для покращення того, як NWS видає попередження про раптові повені. «Кожного разу, коли трапляється шторм, ви дізнаєтесь трохи більше про те, що відбувається, тому що кожен шторм відрізняється», — каже він. «Особливо після великої події важливо провести розслідування, щоб з’ясувати, що стало причиною і чому це сталося, якщо воно відрізняється від того, що ми вже знаємо».
Інтереси Лінн — Лейнсвілл і її будинок. «Це було б корисно, якби я знав [water was coming] «До того, як ви потрапили в пастку. Вам не було куди йти. Одного разу ви отримали попередження на кшталт: «Якщо ви перебуваєте в низинних районах, вам потрібно негайно вибратися звідти. Це наближається», — каже Лін. Так, буде. [been helpful]. Але воно прийшло дуже швидко. »
