В феврале 2021 года из-за трёх зимних штормов в Техасе миллионы людей остались без электричества и тепла; погибли не меньше 246 человек. Энергетики могли бы подготовиться к морозам, но для этого им нужен был надёжный прогноз за две недели, а не за два дня. Новая разработка исследователей из Массачусетского технологического института и компании Microsoft может изменить эту ситуацию.
Прогнозы на срок от двух до шести недель метеорологи называют «пустыней предсказуемости». Ещё в 1970-х годах математик Эдвард Лоренц показал, что из-за хаотической природы атмосферы предсказать погоду дальше чем на две недели практически невозможно. На коротких сроках помогают данные о текущем состоянии атмосферы, на длинных — о медленных процессах в океане, но в промежутке между ними эти методы не работают.
Американские исследователи не стали создавать новую модель с нуля. Вместо этого они разработали алгоритм, который анализирует прошлые ошибки уже существующих систем прогнозирования и вносит в их расчёты поправки. Эта система, основанная на машинном обучении, работает как дополнение к любой метеорологической модели и со временем становится точнее, получая всё больше данных о сделанных прогнозах и фактической погоде.
Чтобы проверить свою разработку, команда представила её на соревновании, которое проводит Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды — один из ведущих в мире. Система, которая объединяла модель центра с новым алгоритмом коррекции, показала лучший результат: точность прогнозов на срок от двух до шести недель удвоилась. Впервые за долгое время модель предсказала погоду на этом интервале лучше, чем расчёты на основе многолетних средних значений для конкретного сезона.
Раньше никто не мог показать, что модель предсказывает погоду лучше, чем многолетние средние на этом интервале. Мы стабильно обходим климатологию.
— Джуд Коэн, один из авторов исследования
По словам учёных, алгоритм особенно хорошо предсказывает экстремальные явления — волны жары, заморозки или наводнения, которые обычные методы коррекции часто сглаживают. Более точные прогнозы могут принести пользу целым отраслям. Фермеры смогут лучше планировать полив, а энергетические компании — готовить сети к пиковым нагрузкам. Ссылаясь на разговоры с представителями энергетической отрасли, Джуд Коэн объясняет, что двух недель им было бы достаточно для подготовки к ледяному шторму.
Алгоритм опубликован в открытом доступе. Разработкой уже заинтересовалась метеорологическая служба Кении, где точный прогноз сезона дождей поможет повысить урожайность. Прежде чем система станет стандартом в метеорологии, её предстоит проверить в разных климатических зонах, от тропиков до полярных регионов.
Письма читателей