Содержание статьи:
Девятого октября 1780 года начался самый сильный ураган за всю историю североатлантического бассейна. Великий Ураган достигал скорости ветра 320 км/ч и забрал жизни 27 тысяч людей, не подозревающих о необходимости эвакуации. Спустя два с лишним века человечество разработало технологии, способные предупреждать о природных катастрофах заранее.
Радар
Радар является базовом и незаменимым инструментом, который используется для определения погоды. История радиолокационных станций началась еще в 1905 году, когда впервые была запатентована технология радиолокатора.
Спустя столетия появились сотни тысяч современных станций, значительный прирост которых начался в девяностых и начале 2000-х. В определении погоды радары сначала показывали только интенсивность и степень осадков. Затем появился доплеровский радар, который дал синоптикам возможность отслеживать информацию о том, как осадки движутся в шторме. Именно допплеровский радар помог синоптикам выявлять потенциальные торнадо и обнаруживать условия смещения ветра, возможность замерзания дождя и отслеживать штормовые системы в нескольких полях сканирования.
Технологические достижения радаров настолько точны, что дают информацию о том, какой тип осадков ожидается: снежинки, обычный дождь или ледяной, град. Сканируя ширину и высоту гидрометеора (совокупность капель дождя), радары предоставляют информацию о размере капель дождя и снежинок, а также данные о том, падают или циркулируют ледяные шарики или град внутри облаков.
Спутники
В 1989 году самые передовые метеорологические снимки из космоса позволяли получать изображения Земли каждые 30 минут, их разрешение составляло примерно 1 квадратный километр на пиксель. Спустя 30 лет новые спутники GOES-16 и GOES-17 увеличили разрешение в 4 раза, а частоту получения изображений в 3 раза. При необходимости есть возможность ускорения частоты даже до 30 секунд за снимок.
Скандал 5G с метеорологами
Данная технология может быть полезной и губительной одновременно. Преимущества 5G заключаются в скорости передачи данных, но проблема в том, что для организации работы сетей 5G у спутников отбирают важную часть электромагнитного спектра. Речь идет о диапазоне частот возле 24 ГГц, который используют спутники для наблюдения за атмосферными явлениями.
В НАСА заявили, что 5G действительно вызывает помехи, которые могут замедлить поступление важного сигнала о эвакуации на целых 3 дня. В результате этого явления возникает парадокс, при котором новейшая технология откидывает достижения в прогнозировании ураганов и наводнений до уровня 1980 года.
Решение проблемы связывают со спецификацией 3GPP 5G NR, в которой данные спутниковых метеорологических служб будут защищены за счет снижения уровней излучения соседних сигналов 5G между 24,25 и 27,5 ГГц.
Важность компьютера в погодном моделировании
Прогноз погоды не составляется одним компьютером, а состоит из смеси личных знаний и опыта синоптика и полезного руководства, созданного компьютерными моделями погоды. Чем больше мощность компьютера, тем больше данных он может обработать в единицу времени.
Национальная метеорологическая служба США уже 3 года использует суперкомпьютеры, выполняющие 5,78 квадриллиона операций в секунду. Наличие такого рода мощности существенно расширяет число и типы моделей данных, доступных для обработки.
Показателем достижений суперкомпьютера является ансамблевое прогнозирование. Данный тип прогнозирования отличается ресурсоемкостью, так как выполняет несколько прогонов модели погоды по очереди или одновременно, каждый с небольшими изменениями настроек модели и данных о погоде, введенных в них. Сравнение результатов, полученных в каждом ансамбле, дает синоптикам лучшее понимание вероятности какого-либо одного результата.
Интернет вещей (IoT)
Многие смотрели фильм «Смерч» 1996 года, в котором целью главных героев было попадание датчиков внутрь огромного торнадо для получения максимально возможных данных о нем. Сейчас эта задача решается с помощью устройств IoT, которые оказывают пользу на всех этапах катастрофы.
Один из наглядных примером применения IoT в борьбе с природной стихией можно было наблюдать в сентябре, когда ураган Дориан бушевал на Багамах. Устройства интернета вещей были задействованы в системе планирования эвакуации HURREVAC.
Кроме того, датчики оказались полезными и в подсчетах ущерба, нанесенного стихией. Работа по установке 350 датчиков штормовых приливов на мостах, опорах и других сооружениях велась работниками Геологической службы США.
Датчики собирают показания давления воды, которые помогают определить глубину, продолжительность и время штормового прилива. Некоторые из них расположены в длинных разрезах перпендикулярно побережью, чтобы помочь измерить, как местная топография, природные особенности и землепользование могут уменьшить или увеличить высоту волн и в результате ущерб от наводнения.
