هواشناسی؛ علمی که به زندگی ما گره خورده‌ است

به گزارش خبرنگار گروه علم و آموزش ایرنا، سازمان جهانی هواشناسی(WMO)، همه ساله ۲۳ مارس مصادف با سوم فروردین را به عنوان روز جهانی هواشناسی (World Meteorological Day) تعیین کرده است. نامگذاری این روز به تاریخ تاسیس سازمان جهانی هواشناسی در ۲۳ مارس ۱۹۵۰ میلادی باز می گردد.

کنوانسیون سازمان جهانی هواشناسی در این سال (۲۳ مارس ۱۹۵۰) به تصویب کشورهای عضو سازمان ملل متحد رسید و سازمان جهانی هواشناسی متولد شد. همواره در این روز کشورهای مختلف در سطح ملی و بین المللی برنامه هایی برای نکوداشت آن برگزار می کنند. دبیرکل سازمان جهانی هواشناسی در ژنو پیام و شعار سال هواشناسی را اعلام می کند که با مشارکت اعضای این سازمان و شورای اجرایی آن تهیه شده است، همچنین برنامه ها و اهدافی اعلام می شود که بیشتر مورد توجه اعضای این سازمان جهانی است.

شعار امسال(۲۰۲۳) این روز جهانی، آینده آب و هوا، اقلیم و آب در نسل های آینده The Future of Weather, Climate and Water across Generations است. این روز جهانی بهانه ای شد تا آخرین فناوری ها و دستاوردهای علمی را در این بخش مرور کنیم.

استفاده از فناوری در پیش‌بینی بهتر آب و هوا

با پیشرفت فناوری‌ پیش بینی هواشناسی نیز وارد عرصه جدیدی شده است، با وجود پدیده‌هایی مانند گرمایش جهانی پیش بینی هوا باید بسیار دقیق‌تر از قبل انجام شود. در سال های اخیر شاهد بارش شدید برف در برخی از کشورها همچون ایالت‌های جنوبی و مرکزی آمریکا همزمان با موج سرما و یخبندان هستیم و این موضوع مشکلاتی برای شهروندان آن مناطق به وجودمی آورد. به دلیل گرمایش جهانی، رویدادهای شدید هوای گرم و سرد و طوفان‌های شایع، بیشتر، شدیدتر و طولانی‌تر می‌شوند.

پیش‌بینی آب و هوا در ۲۰ سال گذشته راه زیادی را پیموده است و هنوز هم مسیری طولانی پیش رو دارد. اما آیا استفاده از فناوری‌های گوناگون می‌تواند به بهبود توانایی هواشناسان برای پیش‌بینی بهتر الگوهای آب و هوایی کمک کند؟ چقدر دقیق می‌توان آب و هوا را پیش‌بینی کرد تا شاهد خسارت‌های جبران ناپذیر نباشیم؟ روند پیش‌بینی الگوهای آب و هوا یک علم بسیار پیچیده است و نیاز به به تجزیه و تحلیل و رمزگشایی از مجموعه داده‌های بزرگ جمع‌آوری شده روزانه از هزاران حسگر و ماهواره‌های هواشناسی دارد.

دانشمندان تاکنون با توسعه ابزارهای پیشرفته نقش مهمی در این زمینه داشته‌اند. آنها به لطف سرمایه‌گذاری‌های دولتی و خصوصی موفق به توسعه ماهواره‌های پیش‌بینی آب و هوا و مدل‌های رایانه‌ای پیشرفته شده‌اند.

هواشناسی یکی از تخصص‌هایی است که کاملا وابسته به اطلاعات ارائه شده توسط شرکت‌های بیگ دیتا است. این شرکت‌ها علاوه‌بر اینکه داده‌ها را از منابع متعددی به دست می‌آورند و هر روز این منابع را به روز می‌کنند و افزایش می‌دهند، پردازش و تجزیه و تحلیل داده‌ها را هم به اشکال گوناگونی انجام می‌دهند بنابراین این علم در حال تغییر و رشد است.

همواره این سوال مطرح است که هواشناسی مدرن به چه صورت انجام می‌شود؟، فرآیند جمع‌آوری اطلاعات، تجزیه و تحلیل داده‌های دیجیتال چگونه است؟، برنامه مورد استفاده در پیش‌بینی هوا چیست؟

یکی از تازه‌های داده کاوی که سبب تغییر چشم انداز این علم شده است، ساخت و استفاده از اینترنت اشیا است. با استفاده از این فناوری می‌توان از دستگاه‌ها و حسگرهای متصل به اینترنت اطلاعات جمع‌آوری کرد.

امروزه فناوری‌ها و امکانات جدید برپایه داده‌ها و به طور کلی هوش مصنوعی به کاهش حضور نیروی انسانی منجر می‌شوند بنابراین بیشمار داده‌ها را بدون حضور بسیاری از انسان‌ها دریافت می‌کنیم، آن هم تنها با استفاده از یک مسیر تعاملی مانند اینترنت. اینترنت اشیا دقیقا چنین فناوری را در خود دارد. داده‌های مورد نیاز خود را از دستگاه‌های هوشمند در ارتباط با اینترنت و یا یکدیگر به دست ‌می‌آورد.

نقش اینترنت اشیا در هواشناسی

اینترنت اشیا ناظر ارتباط تلفن هوشمند با برج مخابراتی تلفن همراه است، بنابراین می تواند اطلاعات آب و هوا را جمع‌آوری کند. تلفن هوشمند با سیگنال‌های مایکروویو در ارتباط با برج‌های شبکه است و در شرایط متفاوت آب و هوایی عکس‌العملی متفاوت نشان می‌دهند. سپس ارائه دهندگان شبکه تلفن همراه اطلاعات به دست آمده را به سازمان یا شرکت اطلاعاتی هواشناسی انتقال می‌دهند. در مرحله بعد شرکت هواشناسی اطلاعات دریافتی را وارد الگوریتم‌ها می‌کنند تا داده‌های مفید و قابل استفاده در وب‌سایت و برنامه‌های تلفن همراه استنباط و منتشر شود البته این موضوع یک عامل ۱۰۰درصد موثر در موفقیت برنامه آب و هواشناسی یا وب سایت آن نیست و دیگر عواملی هم دخیل خواهند بود.

ابزار جمع‌آوری داده‌های بزرگ هواشناسی

برای پیش‌بینی وضعیت هوا، لازم است که شرایط جوی را نسبت به مکان و مناطقی اطراف مکان هدف مورد بررسی قرار داد و متغیرهای موثر را شناسایی کرد. دما، فشار هوا و دیگر فاکتورهای جوی در اندازه‌گیری و ارائه پیش‌بینی هوا موثر هستند، بنابراین حتما استفاده از ابزارهای مدرن دیجیتالی و مبتنی بر ارائه داده‌ها امروز کمک کننده خواهد بود.

در ادامه برخی از این ابزار را که از شکل قدیمی خارج شده و به سوی دیجیتالی شدن می‌روند را معرفی می‌کنیم:

دماسنج‌ها

اگر یک دماسنج دیواری ساده در خانه داشته باشید، حتما میدانید که این دماسنج دیجیتالی است و می‌تواند دما را بسنجد. دماسنج‌های قدیمی حاوی یک لوله بلند و باریک جیوه‌ای همراه با لامپ بودند. اگر دما افزایش پیدا کند جیوه منبسط می‌شود و برعکس اگر کاهش پیدا کند جیوه موجود در لوله منقبض خواهد شد.

در دماسنج‌های جدید از نوار مارپیچ از دو نوع فلز هستند استفاده شده. این دو نوار هریک به صورتی گرما را هدایت می‌کنند. یعنی با افزایش دما کوئل بازتر و با کاهش دما محکم‌تر می‌شود. برخی از این دماسنج‌های مدرن برپایه سنجش مادون قرمز و یا مقاومت الکتریکی فعالیت می‌کنند. دمای سنج‌های جدید داده‌های دیجیتالی ارائه می‌کنند و از طرفی امکان ارسال داده‌ها به رایانه را نیز دارند. دقیقا مانند اینترنت اشیا.

فشارسنج

در گذشته فشارسنج‌ها حاوی آب، جیوه و هوا بودند اما فشارسنج‌های کنونی دیجیتالی هستند. تغییر متغیرها در این فشارسنج‌ها نشان می‌دهد که فشار هوا در حال تغییر است.

هرچه فشار هوا بیشتر شود نشان دهنده این است که آسمان ابر کمتری خواهد داشت و صاف می‌شود. برعکس اگر فشار هوا کم شود فشارسنج نشان می‌دهد که ابرهای بیشتری بوجود می‌آیند و هوا طوفانی می‌شود. جهت شناسایی سیستم‌های فشار، جبهه‌ها و دیگر سیستم‌های آب و هوایی می‌توان از داده‌های فشار بارومتری در یک منطقه بزرگتر بهره برد.

رادار

رادار یکی از تجهیزات مبتنی بر داده‌های دیجیتالی است. این محصول یک فرستنده امواج رادیویی را ارسال می‌کند. این فرستنده از نزدیک‌ترین جسم پرش و بعد به گیرنده برمی‌گردد. این رادار می‌تواند بسیاری از ویژگی‌های بارش را استنباط کند، موقعیت بارش، حرکت و شدت جریان باران زا و احتمال بارش در آینده از جمله اطلاعاتیست که این تکنولوژی به سازمان هواشناسی ارائه می‌کند.

جالب است بدانید که داده‌هایی که این رادار دریافت و منتقل می‌کند در پیش‌بینی سطح سرعت بارش هم موثر است. این رادار حتی می‌تواند الگوریتم و ساختار طوفان‌ها را هم ترسیم کند. جالب‌ترین مورد استفاده از این تکنولوژی این است که قادر است اثرات شرایط جوی و بارشی را نیز تخمین بزند.

رادیوسوندها

رادیوسوندها که وسیله‌ای بالونی هستند با استفاده از آن می‌توان متغیرهایی همچون فشار، دما و رطوبت هوا را اندازه‌گیری کرد. درضمن این محصول در ردیابی و دریافت اطلاعات مرتبط با سرعت و جهت باد نیز موثر است. رادیوسوندها از رادیو جهت برقراری ارتباط داده‌هایی که بدست می‌آورند به رایانه بهره می برند. هر روز در وب‌سایت‌های هواشناسی دنیا رادیوسوندها دو بار در روز مورد استفاده قرار می‌گیرند تا شرایط جوی را بسنجند. این ابزار را از بالون یا هواپیما پرت می‌کنند تا هنگام سقوط اندازه‌گیری را انجام دهند. با استفاده از آن می‌توان طوفان‌ها را نظارت کرد.

هوش مصنوعی

مجموعه داده‌های عظیم جمع‌آوری شده از وضعیت جوی زمین پیش‌بینی رویدادهای آینده را بسیار دشوار می‌کند. مدل‌های رایانه ای فعلی تنها برای نظارت و هشدار در مورد پدیده‌های بزرگ در نظر گرفته شده‌اند و شامل مواردی نظیر چگونگی گرم شدن جو زمین توسط خورشید، چگونگی تأثیر تغییر اختلاف فشار روی الگوهای باد و چگونگی تغییر حالت آب(یخ به آب و سپس به بخار) بر جریان انرژی جو زمین است. آنها همچنین چرخش زمین در فضا را در نظر می‌گیرند چرا که هر تغییر کوچکی در یک متغیر می‌تواند رویدادهای آینده را تغییر دهد. اینجا همان جایی است که هوش مصنوعی می‌تواند برای بهبود دقت و قابل اطمینان بودن پیش‌بینی آب و هوا به کار گرفته شود.

هوش مصنوعی می‌تواند برای استفاده در برنامه‌های ریاضی کامپیوتری و روش‌های حل مسایل محاسباتی در مجموعه داده‌های وسیع برای شناسایی الگوها و ایجاد یک فرضیه مناسب و تعمیم داده‌ها مورد استفاده قرار گیرد. با توجه به پیچیدگی ذاتی پیش‌بینی آب و هوا، دانشمندان در حال حاضر از هوش مصنوعی برای پیش‌بینی آب و هوا استفاده می‌کنند تا سریعاً نتایج خالص و دقیق به دست آید.

پیش بینی هوا از طریق هوش مصنوعی خدمات کمک بسیاری به انسان ها ارائه می کند؛ از کمک به مدیریت سوانح گرفته تا لجستیک، صنایع مختلف و کشاورزی. در آینده نزدیک بشر قادر خواهد بود از آن برای شناسایی مراکز طوفان، بارندگی های شدید و فصول آفات استفاده کنیم اما نباید فراموش کرد که باوجود افزایش سطح دقت، پیش بینی هوا هرگز نمی تواند صددرصد دقیق باشد. ایده این است که بر کاستی فعلی در فرایند پیش بینی و تجزیه وتحلیل غلبه کنیم، جایی که هوش مصنوعی در حال پر کردن شکاف ها است.

هوش مصنوعی با استفاده از مدل‌های ریاضی یادگیری عمیق می‌تواند از پرونده‌های آب و هوایی گذشته برای پیش‌بینی آینده یاد بگیرد. شرکت‌های مختلف در حال حاضر به شدت در حال سرمایه‌گذاری روی هوش مصنوعی در پیش‌بینی آب و هوا هستند.

یک گروه محقق در اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) دریافتند که استفاده از تکنیک های هوش مصنوعی به همراه درک فیزیکیِ محیط می تواند مهارت پیش بینی را به طور قابل توجهی برای انواع مختلف آب وهوا بهبود بخشد. این نوع هوا شامل وقایعی مانند رعدوبرق شدید، گردبادهای عظیم و طوفان شدید است.

سال گذشته گروه دیگری از محققان یک شرکت هواشناسی، دانشگاه پنسیلوانیا و دانشگاه آلمریای اسپانیا، یک مدل رایانه طراحی کردند که بتواند حرکت ابرهای ویرگولی را در تصاویر ماهواره ای تشخیص دهد. این ابرها به سختی قابل رؤیت هستند و با ساختار سیکلونی همراه هستند. این مدل می تواند نتایج را با دقت ۹۹ درصد و به طور متوسط ۴۰ ثانیه در هر پیش بینی، تشخیص دهد.

پیش بینی ها بر این است که سرمایه گذاری انجام شده در زمینه فناوری هوش مصنوعی مورد استفاده در پیش بینی وضعیت اب و هوا تا سال ۲۰۲۵ در حوزه هزینه های سخت افزاری، نرم افزاری و خدمات از ۳۱٫۷ میلیون دلار در سال ۲۰۱۸ به ۵۵۳٫۴ میلیون دلار در سال ۲۰۲۵ برسد. این در حالی است که شرکت های بزرگی که در سیستم های پیش بینی هواشناسی سرمایه گذاری کرده اند و و داده های عمومی و خصوصی آب هوایی را با یکدیگر ادغام می کنند، موجب رشد بیشتر این بازار می شوند.

ماهواره‌های نظارت بر آب و هوا

یکی از قدرتمندترین ابزارهای هواشناسی ماهواره‌های زیست‌محیطی است. سازمان ملی اقیانوسی و جوی آمریکا دارای سه نوع ماهواره هواشناسی است که آب و هوای سراسر زمین را تحت نظر دارند. یکی از این ماهواره‌ها ماهواره گردش قطبی است که در ارتفاع تقریبی ۸۰۵ کیلومتری زمین مستقر است.

این ماهواره‌ها به طور مداوم زمین را ۱۴ بار در روز قطب به قطب دور می‌زنند تا بدین ترتیب هر قسمت از سیاره زمین دو بار در روز به طور کامل تحت نظر قرار بگیرد. این کار ماهواره‌ها را قادر می‌سازد مجموعه داده‌های عظیمی را در مورد جو زمین به صورت کامل از جمله ابرها و اقیانوس‌ها با وضوح بسیار بالا فراهم کنند.

هواشناسان با استفاده از این نوع داده‌ها به طور نظری قادر به پیش‌بینی الگوهای آب و هوایی بلندمدت هستند. این داده‌ها برای ارزیابی کیفیت هوا در طول زمان بسیار مفید هستند. این اطلاعات در مدل‌های هواشناسی گنجانده می‌شود که به نوبه خود به پیش‌بینی‌های دقیق‌تری از آب و هوا منجر می‌شود.

ابزارهای دیگر همچنین می‌توانند برای تعیین دمای سطح دریا مورد استفاده قرار گیرند که یک عامل مهم دیگر در پیش‌بینی آب و هوا در دراز مدت است. سپس این داده‌ها می‌توانند برای پیش‌بینی آب و هوا از جمله تغییرات فصلی در مقیاس بزرگ استفاده شوند. آنها همچنین اطلاعاتی را برای کمک به پیش‌بینی شرایط آب و هوایی خطرناک مانند طوفان، گردباد، سیل و کولاک شدید پیش از وقوع جمع‌آوری می‌کنند.

این داده‌ها برای کمک به ارزیابی خطرات محیطی مانند خشکسالی، آتش‌سوزی جنگل‌ها و سیل مورد استفاده قرار می‌گیرند. نوع دیگری از ماهواره‌ها که توسط هواشناسان استفاده می‌شود، ماهواره‌های فضای عمیق نامیده می‌شود. این اقدام ماهواره‌ها را قادر می‌کند مجموعه داده‌های عظیمی را در مورد جو زمین به صورت کامل از جمله ابرها و اقیانوس‌ها با وضوح بسیار بالا فراهم کنند.

هواشناسان با استفاده از این نوع داده‌ها به طور نظری قادر به پیش‌بینی الگوهای آب و هوایی بلندمدت هستند. این داده‌ها برای ارزیابی کیفیت هوا در طول زمان بسیار مفید هستند. این اطلاعات در مدل‌های هواشناسی گنجانده می‌شود که به نوبه خود به پیش‌بینی‌های دقیق‌تری از آب و هوا منجر می‌شود. ابزارهای دیگر همچنین می‌توانند برای تعیین دمای سطح دریا مورد استفاده قرار گیرند که یک عامل مهم دیگر در پیش‌بینی آب و هوا در دراز مدت است. سپس این داده‌ها می‌توانند برای پیش‌بینی آب و هوا از جمله تغییرات فصلی در مقیاس بزرگ استفاده شوند. آنها همچنین اطلاعاتی را برای کمک به پیش‌بینی شرایط آب و هوایی خطرناک مانند طوفان، گردباد، سیل و کولاک شدید پیش از وقوع جمع‌آوری می‌کنند.

این داده‌ها همچنین برای کمک به ارزیابی خطرات محیطی مانند خشکسالی، آتش‌سوزی جنگل‌ها و سیل مورد استفاده قرار می‌گیرند. نوع دیگری از ماهواره‌ها که توسط هواشناسان استفاده می‌شود، ماهواره‌های فضای عمیق نامیده می‌شود. به عنوان مثال ماهواره "DSCOVR" در مدار یک میلیون مایلی(یک میلیون و ۶۰۹ هزار کیلومتری) زمین قرار دارد. این نوع از ماهواره‌ها هشدارها و پیش‌بینی‌ها در مورد خطرات فضایی را فراهم می‌کنند و بر انرژی خورشیدی که هر روز جذب زمین می‌شود، نظارت می‌کنند. "DSCOVR" همچنین قادر به ثبت اطلاعات در مورد سطح ازن و سطح هواژل موجود در جو است. نوع دیگر ماهواره این سازمان ماهواره زمین ثابت است. این نوع ماهواره دارای یک مدار زمین ثابت است. خاصیت منحصر به فردی که این ماهواره‌ها دارند این است که می‌توانند دقیقاً در همان موقعیت ثابت آسمانی که از هر مکان ثابت روی زمین مشاهده می‌شوند، ثابت بمانند.

چندی پیش نیز ناسا ماهواره سنتینل -۶ مایکل فرایلیچ را از پایگاه نیروی هوایی وندربرگ اسپیس لانچ در کالیفرنیا به مدار پرتاب کرد. ناسا گفت که هدف اساسی سنتینل-۶ اندازه‌گیری سطح اقیانوس‌ها است. هر روز پرتاب ماهواره انجام نمی‌شود بنابراین جمع آوری اطلاعات مفیدتر درباره اقیانوس‌ها و جو بسیار مهم است. سنتینل-۶ حاصل همکاری ایالات متحده و اروپا است. سنتینل-۶ یکی از دو ماهواره‌ای است که مأموریت کوپرنیکس سنتینل-۶/جیسون-سی اس را تشکیل می‌دهد. همچنین قرار است در این ماموریت اطلاعاتی جمع‌آوری شود تا به پیش‌بینی هوا، تغییرات دما در جو و رطوبت بپردازد. در این پروژه از دو ماهواره تحت عناوین "سنتینل-۶آ" و "سنتینل-۶بی" استفاده خواهد شد که به فاصله پنج سال از هم پرتاب خواهند شد. ماهواره مذکور به افتخار مایکل فرایلیچ مدیر سابق بخش علوم زمین ناسا که در پیشرفت اندازه گیری‌های اقیانوس‌های فضایی نقش مهمی داشته نامگذاری شده است.

در حال حاضر بیش از ۱۰۰۰ ماهواره متمرکز بر روی وضعیت آب و هوا در مدار زمین قرار دارند که داده هایی را درباره الگوهای ابر ها، وزش باد، دما و سیستم های هواشناسی ردیابی و ارسال می کنند. صدها هزار ایستگاه زمینی روی زمین مرتب داده های لحظه به لحظه مرتبط با وضعیت آب و هوایی را جمع آوری می کنند.

جالب ترین این که به دلیل گسترش اینترنت اشیاء (IoT) هر روز منابع جدیدی از داده ها به صورت آنلاین (به عنوان مثال چراغ های راهنمایی متصل به اینترنت، پانل های خورشیدی، دماسنج هوا و تهویه مطبوع هوشمند) روی بستر اینترنت به صورت آنلاین قابل دسترسی میشوند. دستگاه هایی) که می توانند داده های ریز تر و جزئی تری را در الگوریتم های پیش بینی آب و هوا بارگذاری کنند.

دوقلوی دیجیتال زمین

دانشمندان در حال توسعه یک “دوقلوی دیجیتال” زمین هستند تا به کمک آن بتوانند وقایع مربوط به گرمایش جهانی که در آینده رخ می دهد را پیش‌بینی کنند. نسخه دیجیتالی کل زمین به آنها امکان می‌دهد که بتوانند تمام سناریوها را بررسی تا پیش‌بینی کنند در آینده چه اتفاقی رخ می دهد. به گفته محققان این سیستم از چهارچوب روش شناختی مرتبط در پیشرفت‌های استثنایی در پیش‌بینی عددی آب و هوا استفاده خواهد کرد. هدف این است که این مدل بتواند تأثیرات سیاست‌های اقلیمی و سایر عوامل را قبل از وقوع بررسی کند که این موضوع بهترین راه برای کاهش اثرات گرمایش جهانی است.

سیستم پردازش اطلاعات پیشرفته هواشناسی

اداره ملی اقیانوسی و جوی آمریکا سیستمی با عنوان سیستم پردازش اطلاعات پیشرفته هواشناسی (AWIPS) را توسعه داده است. این سیستم یک سیستم پردازش رایانه‌ای است که داده‌های جمع‌آوری شده توسط تمام ابزارهای پیشین را به یک رابط گرافیکی متصل می‌کند و هواشناسان نیز از آن برای تجزیه و تحلیل داده‌ها و پیش‌بینی آب و هوا استفاده می‌کنند. این سیستم از ابر رایانه‌های این اداره، برای پردازش داده‌ها از رادار داپلر، رادیوسوندها، ماهواره‌های هواشناسی و سیستم‌های مشاهده خودکار سطح زمین استفاده می‌کند.

پس از اینکه هواشناسان پیش‌بینی‌ها را آماده می‌کنند، سیستم پردازش اطلاعات پیشرفته هواشناسی، گرافیک آب و هوا و ساعت‌ها و هشدارهای خطرناک آب و هوا را ایجاد می‌کند. همه این‌ها کمک می‌کند تا هواشناسان بتوانند سریع‌تر و دقیق‌تر از همیشه وضعیت آب و هوایی را پیش‌بینی کنند. علاوه بر این”سیستم‌های مشاهده خودکار سطح زمین (ASOS) به طور مداوم بر شرایط آب و هوایی سطح زمین نظارت می‌کنند. داده‌هایی که توسط “سیستم‌های مشاهده خودکار سطح زمین” جمع آوری می‌شوند برای بهبود وضعیت پیش‌بینی هوا و هشدارها ضروری هستند.

نگاهی به آخرین فناوری ها برای پیش بینی وضعیت آب و هوا

شرکت انگلیسی فعال در زمینه هوش مصنوعی با عنوان ذهن عمیق (دیپ‌مایند DeepMind ) که به بخش پیش‌بینی وضعیت آب و هوا هم وارده شده است ابزاری طراحی کرده که قادر است از طریق بررسی شرایط جوی قریب‌الوقوع، آب و هوای پیش رو را شناسایی کند. شمار زیادی از کارشناسان هواشناسی می‌گویند این روش حتی در مراحل ابتدایی دقت بسیار بالایی داشته است.

این شرکت بر اساس فناوری یادگیری ماشینی ابزاری ساخته که می‌تواند وضعیت آب و هوا را با کمک سطح جدیدی از دقت پیش‌بینی کند. در این روش از داده‌های دقیق رادار استفاده می‌شود که با وضوح یک کیلومتر هر پنج دقیقه یک بار وضعیت بارندگی را دنبال می‌کنند. شرکت دیپ‌مایند این کار را با استفاده از رویکرد مدل‌سازی زایا انجام می‌دهد که با این روش وضعیت رادار در ۲۰ دقیقه گذشته مورد تحلیل قرار می‌گیرد و بعد در خصوص ۹۰ دقیقه آینده پیش‌بینی می‌شود. این ابزار بر بارش‌های ملایم تا سنگین تمرکز می‌کند که بیشترین اثر را بر شهروندان و اقتصاد می‌گذارند. تیم محققان شرکت دیپ‌مایند می‌گویند روش جدید آنها برتری قابل توجهی نسبت به مدل‌های فعلی دارد.

سیستم هوش مصنوعی شرکت ذهن عمیق توسط بیش از ۵۰ کارشناس مجرب هواشناسی از سرویس ملی هواشناسی انگلیس بررسی شده است. ابزار «مدل زایای عمیق بارانی» در ۸۹ درصد مواقع نسبت به سایر روش‌های پیش‌بینی آب و هوا بهتر عمل کرده است.

این شرکت اخیرا تلاش می کند با بهبود دقت پیش‌بینی‌های بلندمدت و بارندگی‌های شدید سیستم خود را ارتقا داده و نتایج بهتری به دست آورد. این شرکت معتقد است با استفاده از تحلیل‌های آماری، اقتصادی و شناختی می‌تواند به راهکار جدیدی برای پیش‌بینی وضعیت آب و هوا از روی رادارها دست یابد.

شرکت ذهن عمیق در آینده به توسعه روش‌هایی برای ارزیابی توانایی سیستم‌ها و به کارگیری آن‌ها در محیط‌های جهان واقعی مشغول می شود. شرکت ذهن عمیق پیش‌تر از سیستم‌های هوش مصنوعی خود برای پیش‌بینی آسیب‌های کلیوی و حل یک مسئله ریاضی ۵۰ ساله استفاده کرده بود.

پیش بینی آب و هوا با ابر کامپیوتر مایکروسافت

اداره‌ هواشناسی انگلیس با همکاری شرکت مایکروسافت ابرکامپیوتری را برای تشخیص آب‌وهوا ساخته است. سرویس آب‌وهوای ملی این کشور (Met Office) از این ابرکامپیوتر با قیمت ۱.۲ میلیارد پوند (تقریبا ۱.۷ میلیارد دلار) استفاده می‌کند که می‌تواند آب‌وهوا یا تغییرات آن را تشخیص دهد.

این رایانه جزو ۲۵ ابر رایانه دنیا به حساب می‌آید. این ابرکامپیوتر برای پیش‌بینی آب‌وهوای نامساعد استفاده می‌شود که با فرستادن داده‌ها به دولت انگلیس کمک می‌کند تا بفهمد کدام مناطق باید در مقابل بلایای طبیعی مقاوم‌سازی شود.

نگاهی به فعالیت سازمان هواشناسی ایران و دستاوردهای محققان و فناوران ایرانی

ایران در ۳۰ اکتبر ۱۹۵۹ به عنوان یکصدوسومین کشور به عضویت سازمان جهانی هواشناسی درآمد. سازمان هواشناسی ایران نیز به عنوان عضو سازمان جهانی هواشناسی هرساله به مناسبت ۲۳ مارس با برگزاری برنامه هایی رسالت ها و برنامه های کوتاه یا بلندمدت این سازمان، رویکردهای درخصوص برخی مسایل مرتبط با وضع هوا، اقلیم و آب در کشور را اعلام می کند.

ایران از نظر شبکه پایش در منطقه از جایگاه خوبی برخوردار است، حدود ۴۰۰ ایستگاه خودکار دارد که در بازه های ۱۰ دقیقه ای داده تولید می کنند و انواع پارامترهای جوی را اندازه گیری و به صورت خودکار گزارش می کنند.

سازمان هواشناسی دارای یک شبکه ستاره ای جمع آوری داده ها است که کم نظیر است و بسیاری از کشورها از چنین امکانی برخوردار نیستند. همچنین در کشور یک شبکه رادار هواشناسی با ۹ رادار وجود دارد که از این نظر هم در منطقه قابل رقابت هستیم. از آنجا که سازمان هواشناسی یک سازمان علمی و عملیاتی است و جمع آوری، پردازش و تحلیل داده از محورهای اصلی کار و فعالیت سازمان است، بنابراین بکارگیری نرم افزار و توان سخت افزاری در محاسبات عددی بسیار مهم و حیاتی برای پیشبرد امور آن است. در این زمینه وابستگی هایی به شرکت های توانمند خارجی وجود دارد ولی در حال حاضر در زمینه نرم افزاری شرکت های داخلی هستند که با سازمان هواشناسی همکاری می کنند و در حال توسعه زیر ساخت نرم افزاری آن است

در همین راستا سازمان هواشناسی از چند سال پیش برای کاهش وابستگی با همکاری دانشگاه تهران و نیروی هوایی ارتش مبادرت به سرمایه گذاری برای تولید مدل های بومی هواشناسی در مقیاس جهانی کرده است که در حال حاضر اولین مدل عددی جهانی بومی در کشور با همت تیم محققان موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران بتدریج اجرایی می شود که با توسعه و تکمیل آن به عنوان یک امکان بومی در کنار دیگر امکانات جهانی برای پیش بینی وضع هوا در اختیار جامعه هواشناسی قرار گیرد که از این نظر می تواند یک تحول بسیار مهم باشد و بسیار فراتر از توان سازمان های هواشناسی کشورهای همجوار منطقه است.

به گفته مسوولان این سازمان، ایران در زمینه هواشناسی از جایگاه خوبی در منطقه برخوردار است اما برای رسیدن به جایگاه بالاتر و برتر در میان سازمان های مشابه جهانی نیاز به سرمایه گذاری در این حوزه وجود دارد و بودجه این سازمان در مقایسه با وظایف بسیار گسترده و خطیر آن به خصوص بودجه های عمرانی آن نامناسب و کم است. در ساختار اداری سازمان هواشناسی، اداره فناوری اطلاعات، پیش بینی، فنّی، پژوهشکده هواشناسی و مرکز ملی خشکسالی و اقلیم وجود دارد که خروجی کار و گزارش آنها مبنای تصمیم گیری و اقدام در مورد وضع هوا، اقلیم، آب، خشکسالی در کشور می شود.

هواشناسی در تعداد بسیاری از فعالیت های روزمره و ازجمله در حفظ و افزایش ایمنی یا صرفه اقتصادی حوزه های مختلف مانند کشاورزی، حمل و نقل جاده ای، ریلی و هوایی کاربرد دارد. برای نمونه به دلیل درگیر بودن مناطق مختلف کشور در سامانه های گوناگون، با پیش بینی هایی که سازمان هواشناسی انجام می دهد نقش مهمی در جلوگیری از خسارت ها در این نوع فعالیت ها به خصوص کشاورزی و حمل و نقل دارد. در پرتال این سازمان به جز هشدارهایی که به صورت اختصاصی به کاربران مختلف داده و انواع هشدارها به صورت عام برای اطلاع مردم بارگذاری می شود.

در موضوع مدیریت بحران در کشور، بخش مهمی از منابع بودجه ملی کشور به خسارت های ناشی از شرایط جوی مانند سیل و خشکسالی اختصاص دارد. سازمان هواشناسی با انجام پیش بینی ها و صدور هشدارها باعث می شود تا خسارت ها کاهش و به حداقل برسد. اگر گاهی بی توجهی خود افراد نباشد، تلفات چندانی نخواهیم داشت.

پیش بینی و هشدارهای وضع هوا و همکاری این سازمان با دیگر بخش ها از جمله مدیریت بحران و سازمان امداد ونجات هلال احمر باعث شده که خسارت ها نسبت به گذشته بسیار کمتر شود. بنابراین اطلاعات هواشناسی به تصمیم گیری و تصمیم سازی های بهتر و موثرتر در افزایش سود یا کاهش خسارت ها کمک می کند. از این رو اطلاعات هواشناسی برای عموم مردم در تنظیم زندگی وفعالیت های روزمره و برای دولتمردان در مدیریت کلان کشور بسیار مهم و تاثیرگذار است.

افتتاح نخستین مرکز رشد و فناوری علوم جو، هواشناسی و هوانوردی کشور

نخستین مرکز رشد و فناوری علوم جو، هواشناسی و هوانوردی کشور در پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو سازمان هواشناسی کشور در روزهای آخر اسفندماه افتتاح شد.

پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو زیر نظر سازمان هواشناسی کشور به تحقیق و پژوهش در زمینه های مختلف علوم بنیادی و کاربردی هواشناسی و اقلیم شناسی می پردازد. تولید خدمات نوآورانه نرم افزاری و پر کاربرد در زمینه مخاطرات جوی-اقلیمی مانند سیل، خشکسالی و توفان های گردوخاک با استفاده از فن آوری های نوین از مهم ترین وظایف این پژوهشگاه است.

توانایی پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو کشور در طراحی و توسعه بهترین اپلیکیشن‌های هواشناسی موجود دنیا

به گفته مهدی رهنما رئیس پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو کشور در این پژوهشگاه با تکیه بر دانش بومی و توان علمی محققان این مجموعه امکان طراحی و توسعه بهترین اپلیکیشن‌های هواشناسی موجود دنیا وجود دارد.

وی افزود: پژوهشگاه هواشناسی و علوم جو کشور خدمات و محصولاتی شامل پیش‌بینی‌های جوی، اقلیمی، آلودگی هوا، گردوخاک، سیل و خدمات آب و هوایی حوزه حمل‌ونقل، بخش کشاورزی و آتش‌سوزی عرصه‌های طبیعی را در حال تولید و ارائه دارد که بخش قابل توجهی از این خدمات به‌وسیله برنامه‌های تلفن همراه و به صورت رایگان در حال عرضه هستند و برخی دیگر نیز به صورت تخصصی به کاربران متقاضی در حال ارائه است.