Наука 26 сентября 2023

ИИ научили предсказывать температуру поверхности моря во время тропических циклонов

Ученые использовали машинное обучение, чтобы оценить влияние тропических циклонов на океаны, в частности на температуру поверхности моря. Она может повлиять на экосистемы и морские организмы.

Читайте «Хайтек» в

В частности, авторы нового исследования использовали метод случайного леса, в который загрузили данные о погоде за последние 20 лет. Цель — обучение системы и помощь в прогнозировании эволюции температуры поверхности моря с течением времени и пространства в северо-западном регионе Тихого океана. Это одна из самых активных зон тропических циклонов.

Метод случайного леса — алгоритм машинного обучения, предложенный Лео Брейманом и Адель Катлер, заключающийся в использовании ансамбля решающих деревьев. Алгоритм сочетает в себе две основные идеи: метод бэггинга Бреймана и метод случайных подпространств, предложенный Тин Кам Хо.

Докторан-исследователь Хунсин Цуй из Южно-морской научно-инженерной лаборатории Гуандун в Китае и его коллеги использовали 12 характеристик тропических циклонов и предштормовых условий для прогнозирования охлаждения поверхности бассейна Тихого океана.

Среди них: интенсивность циклона, скорость, с которым движется циклон, и его направление; долгота и широта эпицентра тропического циклона; глубина смешанного слоя; температура поверхности моря и океана на глубине 75 м и другие. Именно интенсивность, скорость и размер переноса тропических циклонов, а также глубина смешанного слоя до шторма и температура поверхности моря, оказали самое значительное влияние на последующие температурные модели поверхности, наблюдаемые в океане.

Модель обучили на исторических данных о 627 400 тропических циклонах, которые произошли в период с 1998 по 2018 год. Она учитывала активность тропических циклонов за период от трех дней, предшествующих событию, до 14 дней после его прохождения.

Исследовательская группа наблюдала, как похолодание началось за два дня до события, усилилось во время прохождения тропического циклона, но фактически достигло пика на следующий день после события. При этом, температура поверхности моря снизилась >1,3°C (достигнув 2°C для ураганов 3–5 категории).

Новое исследование опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.