Китайские метеорологи на конкретном примере показали, что миллионы обычных смартфонов потенциально можно превратить в чрезвычайно плотную сеть датчиков для прогнозирования гроз и выпадения града. Эти явления природы не поддаются точному прогнозу и продолжают представлять опасность для людей и сельского хозяйства. Современные технологии и распространение смартфонов с барометрами открывают путь для точных прогнозов гроз.
Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews
В частности, учёные из Пекинского университета (Peking University) использовали показания встроенных в телефоны барометров и проверили их для предсказания выпадения града в районе Пекина 30 июня 2021 года. Данные были анонимно собраны с согласия пользователей через приложение Moji Weather и скорректированы с помощью алгоритмов машинного обучения.
Полученные измерения атмосферного давления исследователи внедрили в численную модель WRF (Weather Research and Forecasting). Для сравнения провели несколько расчётов: без данных со смартфонов, с данными от обычных наземных метеостанций, а также два варианта с данными со смартфонов с двумя разными методами коррекции ошибок. Главная идея метода заключалась в том, что давление у поверхности хорошо отражает такие мелкомасштабные структуры грозового фронта, как объём холодного воздуха и динамику фронта, но традиционные станции зачастую расположены слишком далеко друг от друга, чтобы проследить за ними в деталях.
Результат оказался заметным: при использовании данных смартфонов точность прогноза зоны выпадения града улучшилась на 14–17 % относительно контрольного моделирования. Смартфоны также позволили точнее воспроизвести контуры и динамику грозовых воздушных масс. В этом конкретном случае прогнозы с данными со смартфонов оказались в целом лучше варианта, использовавшего только обычные метеостанции, что говорит о неплохих перспективах такого метода сбора метеорологической информации.
Впрочем, пока заменить метеостанции смартфонами нельзя. Главный недостаток такой системы — крайне неравномерное распределение данных: смартфонов много там, где живут люди, и мало в горах, сельской местности и других малонаселённых районах. Именно над горами сформировалась исследованная учёными гроза, поэтому сеть смартфонов не смогла полностью исправить ошибки моделирования на раннем этапе её развития, хотя заметно улучшила прогноз после того, как шторм накрыл столицу. Технология, очевидно, ещё сыра и требует дальнейшего исследования.