امريكا تضع نموذجا للجفاف في الولايات
مصر:ايهاب محمد زايد
نموذج جديد للجفاف على الكمبيوتر العملاق يتوقع أوقات الجفاف في معظم أنحاء البلاد ، وخاصة الغرب الأوسط
نموذج جديد للجفاف على الكمبيوتر العملاق يتوقع أوقات الجفاف في معظم أنحاء البلاد ، وخاصة الغرب الأوسط
بواسطة وزارة الطاقة الأمريكية
تفاصيل من خريطة حديثة تصور مناطق الجفاف الشديد في الغرب والغرب الأوسط. الائتمان: مراقب الجفاف في أمريكا الشمالية
لا يحتاج سكان الغرب الأوسط إلى عناء اختيار سمومهم: الجفاف أو الفيضانات. يحصلون على جرعة مضاعفة من كليهما.
تشهد المنطقة ما يسميه خبراء الطقس الجفاف السريع ، كما يقول راو كوتامارثي ، رئيس علوم المناخ ونظام الأرض في مختبر أرغون الوطني التابع لوزارة الطاقة بالقرب من شيكاغو.
يقول: “أحد أوضح مؤشرات تغير المناخ هو أنك تحصل على فترات شديدة من هطول الأمطار”. يمكن أن يتعرض الغرب الأوسط اليوم لأمطار غزيرة مع ظروف شبيهة بالجفاف تستمر لعدة أسابيع بينهما. “الآن يتعين على بعض المزارعين في الواقع البدء في الري حتى في شمال إلينوي ، وهو تغيير كبير عن ذي قبل.”
نشر فريق كوتامارثي بيانات نمذجة مناخية في مجلة ساينتيفيك ريبورتس العام الماضي يمكن أن تساعد صانعي السياسة في الولايات المتحدة على توقع حالات الجفاف والفيضانات بشكل أفضل. تتوسع الورقة في تعاون Argonne-AT & T الذي أدى إلى إصدار تقرير AT&T لعام 2019 ، بعنوان “الطريق إلى المرونة المناخية” ، مع التركيز على برامج AT&T للبحوث البيولوجية والبيئية التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية وبحوث الحوسبة العلمية المتقدمة التي تدعم أحدث الأعمال.
أدى المشروع أيضًا إلى إطلاق بوابة المخاطر المناخية والقدرة على الصمود (ClimRR) ، التي طورها مركز Argonne لمرونة المناخ وعلوم القرار بالتعاون مع AT&T والوكالة الفيدرالية لإدارة الطوارئ. يتيح ClimRR للمستخدمين استكشاف هطول الأمطار ودرجة الحرارة والرياح المستقبلية للولايات المتحدة القارية بدقة مكانية عالية.
هناك أكثر من 50 مقياسًا لقياس وقت حدوث الجفاف – عوامل مثل درجة الحرارة والتساقط والنتح. ومع ذلك ، لا يمكن لأي منهم توقع بداية الجفاف بسرعة. أنشأ فريق Argonne مؤشر الجفاف المعياري لعجز ضغط البخار (SVDI) للقيام بذلك.
يقول براندي جاميلين من Argonne ، المؤلف الرئيسي لورقة التقارير العلمية: “يمكنك حساب عجز ضغط البخار مع درجة الحرارة والرطوبة النسبية. لا يشمل ذلك هطول الأمطار”. بدلاً من ذلك ، يتضمن مقياسًا للطلب التبخيري.
“إذا كان لديك طلب أعلى على التبخر ، فسيؤدي ذلك إلى سحب المزيد من الرطوبة من الغطاء النباتي والتربة ،” وتجفيفها ، كما تقول. أنتج الفريق أيضًا مؤشرًا منفصلاً لحرائق الغابات يرتبط ارتباطًا وثيقًا بـ SVDI. في الواقع ، يعمل SVDI أيضًا من أجل الجفاف.
تعتمد العديد من المؤشرات على مقاييس انخفاض هطول الأمطار لتعريف الجفاف. يقول جاميلين ، وهو مواطن من الولاية: “يمكننا قضاء شهور في العديد من مواقع كاليفورنيا دون هطول الأمطار”. “من الصعب استخدام نفس الإجراء في كاليفورنيا مما قد تستخدمه ، على سبيل المثال ، في الغرب الأوسط فيما يتعلق بالجفاف والزراعة أو مخاطر حرائق الغابات.”
قارنت Gamelin مؤشر الجفاف الجديد الخاص بها مع التدابير الأخرى المتاحة وأظهرت أنه يعمل أيضًا.
تقول كوتامارثي: “لقد منحتنا عارضاتها الثقة بأن هذه طريقة جيدة للمضي قدمًا”. “عجز ضغط البخار ليس معقدًا سواء في نمذجة أو قياس. أحد الأشياء التي ندفعها في الورقة هو كيف يكون هذا مفيدًا في السياق الأكبر حيث يؤدي تغير المناخ إلى زيادة حالات الجفاف المفاجئ.”
تتنبأ النماذج بتغير المناخ بدقة مكانية عالية ، مع حساب الإسقاطات للمناطق التي تبلغ مساحتها 12 كيلومترًا مربعًا (4.6 ميل مربع). قام الفريق بتشغيل الكود على أجهزة الكمبيوتر العملاقة في المركز الوطني للحوسبة العلمية للطاقة في مختبر لورانس بيركلي الوطني في كاليفورنيا ، وفي منشأة أرغون للحوسبة القيادية.
يهدف الفريق إلى تشديد القرار إلى أربعة كيلومترات مربعة (1.5 ميل مربع). سيؤدي ذلك إلى توليد حوالي 4 بيتابايت من البيانات ، أي ما يعادل 200 مليار صفحة من النص.
الهدف: المساعدة في تكبير نموذج المناخ العالمي ، الذي يعمل على مقياس من 10000 كيلومتر مربع (3861 ميل مربع) ، إلى 100 كيلومتر مربع (38.6 ميلاً) والآن إلى حوالي 16 كيلومتر مربع. تركز عمليات المحاكاة على الأحداث المتطرفة والسريعة الحدوث ، وتوليد البيانات على فترات زمنية مدتها ثلاث ساعات
توقعت ورقة التقارير العلمية تواتر حالات الجفاف التي تحدث مرة واحدة كل 10 و 25 و 50 عامًا. فعلى سبيل المثال ، هناك فرصة بنسبة 5٪ لحدوث جفاف لمدة 50 عامًا وسيكون منتشرًا على نطاق واسع ، ويؤثر على الغرب الأوسط والجنوب الغربي والشمال الغربي. يقول كوتامارثي: “تزداد المناطق المتأثرة بالجفاف”. “بحلول منتصف القرن ، ترى أجزاء أكبر من الغرب الأوسط تعاني من الجفاف بشكل عام.”
منذ نشر مؤشر الجفاف الخاص به ، طبق فريق Argonne طرقًا جديدة للتعلم الآلي لتحديد الجفاف على المدى القصير والطويل. يضع الفريق سقفًا للتوقعات عند 50 عامًا للحفاظ على قيم عدم اليقين ضمن حدود معقولة.
يقول جاميلين إن دراسة العام الماضي ركزت على مؤشر الجفاف قصير المدى الذي نجح في العمل. “نحن الآن نتطلع إلى فهم الجفاف طويل الأمد بشكل أفضل معه.”
ستختبر دراسة جديدة المؤشر لمعرفة ما إذا كان بإمكانه تحديد مكان وزمان حدوث حالات الجفاف بين عامي 1980 و 2021 والتحقيق بشكل أعمق في سبب بدايتها وانتهائها. ثم سيطبق الباحثون الأساليب لتوقع حالات الجفاف في المستقبل.
يمكن للجفاف أن يجفف التربة ولكن يمكن أن يتسبب كذلك في حرائق الغابات. يقول جاميلين إن الحرارة الناتجة عن حرائق الغابات تشكل حاجزًا على المنحدرات الجبلية ، مما يؤدي إلى تربة كارهة للماء ، أو طاردة للماء “لذلك ، يكون لديك خطر أكبر أو حدوث فيضانات مفاجئة”. غالبًا ما تؤدي هذه الظروف إلى حدوث موجات الجفاف والفيضانات جنبًا إلى جنب. كما تعمل المياه المتدفقة إلى أسفل المنحدرات على تشحيم تدفقات الحطام ، مما يزيد من حدة الكارثة. “هذا خطر أعلى وأسفل كاليفورنيا في الجبال والتلال.”
يؤكد Kotamarthi و Gamelin على أهمية قياس عدم اليقين عند النظر في نماذج الجفاف في المستقبل. يقول جاميلين: “هذه توقعات. إنها ليست تنبؤات”.
لحساب عدم اليقين ، أخذ الفريق إحصائيًا عينات السلاسل الزمنية وبيانات الموقع 500 مرة من نموذج أرجون وثلاثة أخرى مستخدمة على نطاق واسع. تخضع كل سلسلة جديدة بعد ذلك لتحليل القيمة القصوى لإنشاء نطاق من القيم الدنيا والقصوى. قد تساعد أرقام عدم اليقين صانعي السياسة على تحديد أفضل السبل للتخطيط للأحداث المتطرفة ذات الأحجام المتفاوتة.
يقول كوتامارثي: “المال ليس بلا حدود”. “قد ترغب في جعل نظامك مرنًا في مواجهة جفاف استمر 50 عامًا أو جفاف مرة كل عام. ونأمل أن يوفر هذا النوع من المعلومات لصانعي القرار بعض النقاط التي يتعين عليهم التفكير فيها
