De multe ori, percepția noastră asupra vremii se reduce la trei categorii simple: ploaie, ninsoare și lapoviță. Însă, dincolo de acest trio familiar, se ascunde o complexitate mult mai profundă, pe care doar o analiză detaliată și modernă o poate dezvălui.
După aproape un deceniu de muncă asiduă și o analiză riguroasă a milioane de date, o echipă de cercetători, din care fac parte ingineri de la NASA și de la Universitatea din Michigan, a reușit să identifice nu mai puțin de nouă tipuri distincte de precipitații.
Scopul acestei descoperiri nu este de a complica buletinul meteo, ci de a perfecționa previziunile meteorologice, contribuind astfel la salvarea de vieți omenești.
Meteorologii știau de mult timp că zăpada poate cădea chiar și la temperaturi ușor pozitive și că ploaia poate să apară la valori mult sub zero grade Celsius. Această complexitate inerentă a fenomenelor face ca prognozele să fie deosebit de delicate.
Pentru a aprofunda înțelegerea acestor procese, cercetătorii au desfășurat un sistem inovator, denumit Pachetul de Imagini ale Precipitațiilor (PIP), în șapte locații strategice din Statele Unite, Canada și Europa.
Dispozitivul PIP combină camere de înaltă viteză cu disdrometre, instrumente capabile să măsoare dimensiunea, viteza și densitatea particulelor de precipitații.
Prin asocierea acestor date cu informațiile clasice obținute de la stațiile meteorologice – precum temperatura, umiditatea, vântul și presiunea atmosferică – sistemul a permis colectarea a 1,5 milioane de măsurători detaliate pe parcursul a nouă ani.
Aceste informații oferă o imagine inedită și extrem de detaliată a precipitațiilor la scară mică, scoțând la iveală nuanțe invizibile pentru radarele convenționale sau pentru ochiul liber. În fața unei asemenea cantități masive de date, metodele clasice de analiză s-au dovedit insuficiente.
Prin urmare, cercetătorii au apelat la tehnici avansate de învățare automată. Ei au construit inițial un model liniar clasic, pe care l-au urmat cu un model non-liniar, capabil să surprindă relații condiționale mult mai subtile între particulele de precipitații și evoluția acestora.
Acest model non-liniar a redus cu 36% ambiguitatea clasificărilor, comparativ cu abordarea liniară, monitorizând cu o precizie sporită tranzițiile între diferitele tipuri de precipitații.
Pentru a simplifica și vizualiza aceste date complexe, echipa a aplicat algoritmul UMAP (Uniform Manifold Approximation and Projection), care a evidențiat trei factori principali: dimensiunea și forma particulelor, intensitatea precipitațiilor și faza acestora (lichidă, solidă sau mixtă).
UMAP a făcut inteligibilă complexitatea acestor procese non-liniare și a permis identificarea celor nouă tipuri distincte de precipitații. Printre aceste nouă categorii se regăsesc nuanțe pe care publicul larg nu le-ar bănui.
Astfel, se face distincția între burniță, ploile puternice, ninsoarea ușoară și ninsoarea abundentă. Pe lângă acestea, au fost identificate diverse faze mixte și tranziții, oferind o perspectivă mai granulară asupra fenomenelor.
Detaliind, aceste nouă tipuri includ: burnița, caracterizată prin ploaie ușoară și continuă; ploile puternice, reprezentate de ploi intense cu numeroase picături mici; o tranziție de la ploaie ușoară la fază mixtă, ce implică lapoviță ușoară cu granule dense de gheață; o tranziție de la ploi puternice la precipitații mixte, unde se observă lapoviță intensă însoțită de grindină densă; o fază mixtă ușoară, definită de un volum redus de particule semi-înghețate și parțial congelate; o fază mixtă densă, ce presupune un volum mare de particule semi-înghețate și parțial congelate; o tranziție de la ninsoare abundentă la ninsoare mixtă, care include fulgi mari și particule granulare; căderile de zăpadă ușoare, manifestate prin ninsoare ușoară și pufoasă; și, în final, căderile puternice de zăpadă, ce descriu o furtună de zăpadă intensă și abundentă.
Această clasificare detaliată permite o prognoză mult mai precisă a condițiilor la sol, facilitând adaptarea deplasărilor cotidiene și o mai bună anticipare a evenimentelor extreme, precum furtunile de gheață sau inundațiile.
Pe termen lung, ea constituie și un instrument prețios pentru estimarea disponibilității apei dulci în anumite regiuni, având în vedere că data apariției și cea a topirii zăpezilor influențează direct resursele hidrice.
Echipa de cercetători a pus la dispoziția publicului larg interfețe interactive și grafice, permițând vizualizarea acestor date și înțelegerea modului în care se comportă cele nouă tipuri de precipitații.
Această abordare democratizează accesul la informații până acum rezervate specialiștilor, îmbunătățind simultan siguranța și planificarea activităților umane în fața intemperiilor. Detaliile studiului au fost publicate în prestigioasa revistă Science Advances.
