محاكيات الغلاف الجوي ترفع سرعة ودقة توقعات الطقس
أطلق باحثون في مختبر لورانس ليفرمور الوطني محاكياً مناخياً يعتمد على شبكات عصبية عميقة، يحمل اسم ستراتا، للتنبؤ بحالة الطقس والغلاف الجوي على مدى أشهر إلى سنوات دون تشغيل النماذج الفيزيائية التقليدية المكلفة. ويستند المحاكي إلى مخارج نموذج الأنظمة الأرضية الفائقة الحاسوبية الذي تشرف عليه وزارة الطاقة الأمريكية، فيتعلم من نتائج النموذج الكامل ثم ينتج توقعات سريعة تتفوق بمئات المرات على حسابات الفيزياء، ما يتيح إجراء مئات السيناريوهات في آن واحد وتقديم احتمالات بدلاً من نتيجة مفردة. ويقود المشروع بيتر كالدويل المسؤول عن النموذج الوطني، فيما تركز يونيان تشانغ على محاكاة الغيوم والاضطرابات الجوية الدقيقة. وتشارك فيه جهات محلية وصناعية بينها شركة إنفيديا، إذ يسهم التسريع الحاسوبي في رفع ثقة صانعي القرار في التنبؤات المناخية، مع إمكانية تحسين شروط البداية المناخية التي تحدد دقة النماذج خاصة عند التنبؤ لفترات قصيرة. وفي موازاة ذلك، يعمل مختبر لوس ألاموس الوطني ضمن مبادرة جنيسيس على مشروع ماجي لاستخدام النماذج التوليدية في توليد ظروف أولية أدق لمحيطات يصعب رصد أعماقها مباشرة. ويساعد مختبر لورانس ليفرمور في تقييم هذه الظروف باستخدام المحاكيات السريعة، إذ كان اختبار مجموعة واسعة من السيناريوهات يستغرق أشهراً بالنماذج الفيزيائية التقليدية، لكنه أصبح يستغرق عطلة نهاية أسبوع بعد استخدام ستراتا. ويهدف المشروع إلى تجاوز حاجز التمثيل الدقيق للغيم التي تجمع عمليات تكوّن القطرات وتصادمها وتبخرها وتغير طورها وتحركات الهواء والحرارة والرطوبة. ويقود مشروع ستيتش تطوير محاكيات مصغرة تعمل على مقاييس أقل من المتر، مستنداً إلى نموذج متخصص في محاكاة قطرات الماء والاضطرابات. وتُختبر النتائج ببيانات منشآت الأرصاد الجوية والإشعاع الأمريكية، ثم تُغذى في نماذج أوسع لتحسين معالجة الفيزياء السحابية وتوليد بيانات تدريب جديدة للمحاكي الرئيسي. وتسعى مختبرات الطاقة إلى بناء محاكيات عالمية أسرع وأدق لدعم الأمن القومي الأمريكي، من خلال حماية البنية التحتية وسلاسل الإمداد أثناء الكوارث الطبيعية، والتنبؤ بضغوط الغذاء والمياه والطاقة بسبب الجفاف أو الأمطار الشديدة، وتحسين التخطيط للعمليات العسكرية والبحرية والجوية. ويبقى التحدي الأكبر في تأمين بيانات تدريب كافية وربط الفيزياء الدقيقة للغيوم بالنظام المناخي العالمي عبر مقاييس وأساليب متعددة.
