В июне в городке Ланесвилл в Индиане всего за несколько часов выпало более 20 см осадков. Лора Лин едва успела эвакуировать семью — предупреждение о необходимости подниматься на крышу пришло, когда вода уже затопила дома.
Наводнения — второй по смертоносности вид стихийных бедствий в США и самый смертоносный в мире. Поток воды глубиной всего 15 см способен сбить взрослого человека с ног, а 60 см — поднять автомобиль. Из-за потепления климата экстремальные осадки становятся чаще.
Чтобы предупреждать людей заранее, специалисты NASA, Национальной службы погоды (NWS) и Scripps Institution of Oceanography разработали систему TACLS — Transient Artifact and Continuous Learning System. Она использует спутники и машинное обучение для раннего выявления риска внезапных паводков.
Сейчас синоптики полагаются на осадкомеры, радары и прогнозы, но эти данные не всегда успевают за реальной скоростью развития шторма. "Как только начались осадки, вы уже находитесь внутри события", — поясняет руководитель проекта Йехуда Бок.
TACLS использует данные глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS), которая обычно применяется для прогноза землетрясений. Чем больше водяного пара в атмосфере, тем сильнее задерживается сигнал между спутниками GNSS и наземными датчиками — это позволяет оценить количество влаги в воздухе в реальном времени.
Эти данные о "осаждаемой воде" сравниваются с прогнозом, помогая понять, движется ли шторм так, как предсказывали модели. Аспирант UCSD Бхавик Чандна почти год разрабатывал модель на основе архитектуры LSTM, которая хорошо подходит для анализа развивающихся во времени погодных процессов.
Модель обучили на многолетних данных GNSS-сети, а также информации об атмосферных реках, осадках и прошлых предупреждениях о паводках, чтобы система понимала, как меняется влажность по мере развития шторма.
Чтобы избежать ложных срабатываний, система учитывает показания сразу нескольких соседних станций: если аномалию фиксирует лишь одна из них, сигнал считается менее достоверным. По словам разработчиков, TACLS не заменяет синоптиков, а лишь дает им дополнительный инструмент для принятия решений.
Система уже применяется в отделениях NWS в Лос-Анджелесе и Сан-Диего, где внезапные паводки — частое явление. Улучшенная версия с более подробной картой осадков появится во всех офисах NWS во второй половине октября.
Пока GNSS-датчики сосредоточены в основном на западе США — там, где активна сейсмическая активность, — но разработчики считают, что технологию можно адаптировать и для других регионов мира при наличии подобных сенсоров.
Для Лоры Лин главное — чтобы подобные системы помогли получать предупреждения вовремя. "Если бы мне пришло сообщение: убегай, вода приближается — это было бы полезно. Но тогда всё случилось слишком быстро", — говорит она.