Desde la sequía que drenó el lago en California hasta las inundaciones que rompieron puentes en China, el clima extremo está causando estragos. Prepararse para las condiciones meteorológicas extremas en un clima cambiante sigue siendo un desafío, sin embargo, porque sus causas son complejas y su respuesta al calentamiento global a menudo no se comprende bien. Ahora, Los investigadores de Stanford han desarrollado una herramienta de aprendizaje automático para identificar las condiciones de los eventos de precipitación extrema en el Medio Oeste, que representan más de la mitad de todos los grandes desastres por inundaciones en EE. UU. Publicado en Cartas de investigación geofísica , su enfoque es uno de los primeros ejemplos que utilizan la inteligencia artificial para analizar las causas de los cambios a largo plazo en los eventos extremos y podría ayudar a que las proyecciones de dichos eventos sean más precisas.

"Sabemos que las inundaciones han empeorado, "dijo la autora principal del estudio, Frances Davenport, un doctorado estudiante de ciencias del sistema terrestre en la Escuela de la Tierra de Stanford, Ciencias de la energía y el medio ambiente (Stanford Earth). "Nuestro objetivo era comprender por qué aumentan las precipitaciones extremas, lo que a su vez podría conducir a mejores predicciones sobre futuras inundaciones ".

Entre otros impactos, Se espera que el calentamiento global genere lluvias y nevadas más intensas al crear una atmósfera más cálida que pueda retener más humedad. Los científicos plantean la hipótesis de que el cambio climático puede afectar las precipitaciones de otras formas, también, como cambiar cuándo y dónde ocurren las tormentas. Revelar estos impactos sigue siendo difícil, sin embargo, en parte porque los modelos climáticos globales no necesariamente tienen la resolución espacial para modelar estos eventos extremos regionales.

"Este nuevo enfoque para aprovechar las técnicas de aprendizaje automático abre nuevas vías en nuestra comprensión de las causas subyacentes de los extremos cambiantes, "dijo el coautor del estudio Noah Diffenbaugh, el profesor de la Fundación Kara J en la Escuela de la Tierra, Ciencias energéticas y ambientales. "Eso podría permitir que las comunidades y los tomadores de decisiones se preparen mejor para eventos de alto impacto, como las que son tan extremas que quedan fuera de nuestra experiencia histórica ".

Davenport y Diffenbaugh se concentraron en la cuenca del Alto Mississippi y la parte este de la cuenca del Missouri. La región altamente propensa a las inundaciones, que abarca partes de nueve estados, ha visto días de precipitaciones extremas y grandes inundaciones que se han vuelto más frecuentes en las últimas décadas. Los investigadores comenzaron utilizando datos climáticos disponibles públicamente para calcular la cantidad de días de precipitación extrema en la región desde 1981 hasta 2019. Luego entrenaron un algoritmo de aprendizaje automático diseñado para analizar datos de la red. como imágenes, Identificar patrones de circulación atmosférica a gran escala asociados con precipitaciones extremas (por encima del percentil 95).

"El algoritmo que usamos identifica correctamente más del 90 por ciento de los días de precipitación extrema, que es superior al rendimiento de los métodos estadísticos tradicionales que probamos, "Dijo Davenport.

El algoritmo de aprendizaje automático entrenado reveló que múltiples factores son responsables del reciente aumento de las precipitaciones extremas en el Medio Oeste. Durante el siglo XXI, los patrones de presión atmosférica que conducen a precipitaciones extremas en el Medio Oeste se han vuelto más frecuentes, aumentando a un ritmo de aproximadamente un día adicional por año, aunque los investigadores señalan que los cambios son mucho más débiles y se remontan a la década de 1980.

Sin embargo, los investigadores encontraron que cuando ocurren estos patrones de presión atmosférica, la cantidad de precipitación resultante ha aumentado claramente. Como resultado, los días con estas condiciones tienen más probabilidades de tener precipitaciones extremas ahora que en el pasado. Davenport y Diffenbaugh también encontraron que los aumentos en la intensidad de la precipitación en estos días estaban asociados con mayores flujos de humedad atmosférica desde el Golfo de México hacia el Medio Oeste. trayendo el agua necesaria para las fuertes lluvias en la región.

Los investigadores esperan ampliar su enfoque para ver cómo estos diferentes factores afectarán las precipitaciones extremas en el futuro. También prevén redistribuir la herramienta para centrarse en otras regiones y tipos de eventos extremos, y analizar distintas causas de precipitaciones extremas, como frentes meteorológicos o ciclones tropicales. Estas aplicaciones ayudarán a analizar aún más las conexiones del cambio climático con el clima extremo.

"Aunque inicialmente nos centramos en el Medio Oeste, Nuestro enfoque se puede aplicar a otras regiones y se puede utilizar para comprender los cambios en los eventos extremos de manera más amplia, ", dijo Davenport. Esto ayudará a la sociedad a prepararse mejor para los impactos del cambio climático".