متى تكون تكنولوجيا التنبؤ بالطقس دقيقة؟ – ترجمة* حسن المرهون

بفضل عدد لا بأس به من التطبيقات على الهاتف الجوال التي تعنى بتنبؤ أحوال الطقس، يمكنك وبسهولة معرفة درجة الحرارة وما إذا كان الجو صحوا أم لا قبل أن تغادر منزلك. لكنك ستنزعج كثيرا إذا خرجت من البيت ووجدتها تمطر بعد خروجك من بيتك بعشر دقائق خلاف ما كان متوقعا وأن الحراة تختلف عما تنبأه التطبيق على جوالك.

وبالرغم من أن هناك الكثير من تقنيات التنبؤ بالطقس متاحة للجميع اليوم ، لماذا لا يزال التنبؤ بالطقس صعبا؟ 

تقنية التنبؤ بالطقس

بيانات التنبؤ بالطقس يتم جمعها من مصادر مختلفة. القمر الصناعي (اكوا) التابع للمركز الوطني للملاحة الجوية وإدارة الفضاء في أمريكا والمعروفة بإسم ناسا (NASA) مهمته استكشاف الأرض ودراسة ترسب وتبخر المياه ودورته الطبيعية،  بالإضافة الى غيره من الأقمار الصناعية التي توفر بيانات متعلقة بالمياه مثل التيارات البحرية والجليد البحري وبخار الماء. كما يتم جمع معلومات الطقس وتغيراته بواسطة الطيارات المسيرة بدون طيار على ارتفاعات مختلفة.

يصف موقع Scientific American كيف يقوم الرادار متعدد المراحل والرادار ذو والشعاع ثنائي الاستقطاب بمسح ضوئي عبر شرائح من الغلاف الجوي وكيف تعمل هذه الرادارات جنباً إلى جنب مع أجهزة المسح (Doppler) التي تقوم بقياس قوة الرياح ورصد حركات قطرات المطر والغيوم. هناك الكثير من الأنظمة المتخصصة التي تقدم بيانات نوعية عن الطقس للعديد.لماذا لا يزال التنبؤ بالطقس صعبا للغاية؟

يتفق العلماء على أن التنبؤ بالطقس بشكل دقيق لا يزال غير متاح. والسبب هو صعوبة التعامل مع الكم الهائل من البيانات الضخمة المتوفرة، منظمة (National Geographic) تشير أيضًا إلى أن الطقس في أي منطقة غير معزول عن باقي المناطق ؛ وأن تغيرات الطقس في اي منطقة تؤثر على الطقس في مناطق أخرى. يمكن تشبيه هذا بما يعرف بـ “تأثير الفراشة”، إذ يمكن تخيل فراشة هائلة الحجم ترفرف بجناحيها على أحد جانبي الأرض، وقادرة على أن تحرك الأجواء في الجانب الآخر، تماما كما أن توقعات ما تقوم به هذه الفراشة صعب التكهن به يكون التنبؤ بالطقس صعبا.

عالم الأرصاد بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إدوارد لورينز يؤكد أن عبارة “تأثير الفراشة” تربط تقنية التنبؤ بالطقس بنظرية الفوضى . نظرية الفوضى هي واحدة من أحدث النظريات الرياضية الفيزيائية التي تتعامل مع السلوك العشوائي للظواهر الطبيعية. فقليل من تقريب الأرقام لإدخالها في برامج الكومبيوتر لمحاكاة الواقع لها تأثير بالغ على النتائج. هذه التغييرات البسيطة في إدخال المعلومات كفيلة بتغيير نتائج التنبؤ بالطقس بشكل ملحوظ.

 وفقا لمؤسسة فراكتال ، تلعب نظرية الفوضى دورًا سلبيا لتقصي أحوال الطقس يصعب التنبؤ بها.  ولأن التنبؤ بالطقس يعتمد على التحليل والتعرف على أنماط مختلف البيانات التي يتم جمعها من الرادارات والأقمار الصناعية والمسيرات ، تؤدي هذه الفوضى من المعلومات تأثيرا كبيرا على القدرة على التنبؤ بشكل سليم.

التنبؤ بالطقس باستخدام الذكاء الإصطناعي

تساعد الحوسبة الفائقة بلا شك على معالجة البيانات بشكل أسرع. في عام 1989 م كانت قدرة الحاسوب تعالج  2.4 مليار عملية حسابية في الثانية ؛ بينما في عام 2016 ، تم وضع نماذج (من قبل خدمة الطقس الوطنية الأمريكية) على أجهزة كمبيوتر قادرة على تشغيل 5.78 كوادريليون عملية حسابية في الثانية. (الكوادريليون يساوي 1000 تريليون، والتريليون يساوي 1000 مليار).

يستخدم الباحثون التعلم الآلي لتحسين قوة المعالجة من أجل تطوير القدرة على التنبؤ ومعالجة مجموعات البيانات الكبيرة. يساعد التنبؤ بالطقس باستخدام الذكاء الإصطناعي على تحسين الخوارزميات لتحليل البيانات والتعرف على الأنماط لتوقعات دقيقة وطويلة الأجل. تم استخدامه بنجاح لاكتشاف الأعاصير المدارية والأنهار الجوية وغيرها من ظواهر الطقس ، كما تقول “مجلة الطبيعة”. وفي الوقت نفسه ، تتوقع شركة Interesting Engineering أن تدريب أجهزة الكمبيوتر باستخدام مجموعات البيانات الحالية سيساعد خبراء الأرصاد على استخدام تكنولوجيا التنبؤ بالطقس بشكل أكثر كفاءة.

على سبيل المثال ، ذكرت مجلة Science Daily أن باحثين في ولاية بنسلفانيا الأمريكية قاموا بتدريب أجهزة الكمبيوتر على التعرف تلقائيًا على نوع التكوينات السحابية التي تظهر في صور الأقمار الصناعية التي تتنبأ بظواهر الطقس القاسية. نظرًا لأن التعرف على الأنماط يحدث بشكل أسرع مما يمكن أن يلاحظه الإنسان ، يمكن للبرنامج دفع خبراء الأرصاد إلى الاهتمام وإصدار تحذيرات في وقت مبكر.

استخدم الباحثون في جامعة ماريلاند منهج ما يسمى بحوسبة المخزون للتعلم الآلي لتحسين الدقة. تقنية حوسبة المخزون “تتعلم” أساسًا حيل النظام الفوضوي. تصف شبكة الطقس كيفية تدريبهم لبرامجهم لمعرفة الطبيعة الفوضوية لأنظمة الطقس. من خلال التحليل والتدريب المتكرر ، تمكن البرنامج من دفع دقة التنبؤ إلى أبعد من المحاولات السابقة.

قريباً سنتمكن من ترك المظلة أو حملها بثقة عالية.

*تمت الترجمة بتصرف

المصدر:
?When Will Weather Forecasting Technology Be Accurate
BY:AMANDA MAXWELL
https://now.northropgrumman.com/when-will-weather-forecasting-technology-be-accurate/