Forskere finder mønstre forbundet med ekstreme oversvømmelser

Ekstreme oversvømmelser på tværs af det kontinentale USA er forbundet med fire brede atmosfæriske mønstre, en maskinlæringsbaseret analyse af fundet ekstreme oversvømmelser.

Forskere analyserede relativt sjældne oversvømmelser i USA, ved hjælp af en maskinlæringsalgoritme til at placere oversvømmelserne i grupper baseret på atmosfæriske mønstre, der sker på samme tid. De fandt ud af, at eksport af tropisk fugt, tropiske cykloner, lavtrykssystemer og smeltende sne er de primære mønstre forbundet med ekstreme oversvømmelser.

Resultaterne er offentliggjort i Videnskabelige rapporter . Dr. Hamid Moradkhani, Alton N. Scott-begavet professor i ingeniørvidenskab og direktør for Center for Complex Hydrosystems Research ved University of Alabama, er medforfatter på papiret.

"Dette er første gang, at atmosfæriske mønstre er blevet forbundet med ekstreme oversvømmelser på en automatiseret måde på kontinental skala, " sagde Moradkhani.

Hovedforfatter på papiret er Dr. Katherine E. Schlef, en postdoc forsker ved Consortium of Universities for the Advancement of Hydrologic Science i Cambridge, Massachusetts, som arbejdede tæt sammen med Moradkhani og Dr. Upmanu Lall, fra Columbia University.

"Vi er meget begejstrede for den indsigt om oversvømmelser og atmosfærisk cirkulation, som vi har fået fra denne forskning, og vi ser frem til yderligere at udforske, hvordan disse indsigter kan være nyttige for oversvømmelsesrisikovurderings- og forvaltningssamfundene, " sagde Schlef.

Forskerne udviklede en interaktiv hjemmeside med detaljerede oplysninger om ekstreme oversvømmelser på tværs af det kontinentale U.S.A.

"Websiden er åben for alle at få adgang til, og vi håber, at det vil blive meget brugt af en række forskellige agenturer og enkeltpersoner, " sagde Moradkhani.

Resultaterne af denne analyse giver værdifuld indsigt til forbedret forberedelse og styring af oversvømmelsesrisiko. For eksempel, de fire hovedkategorier af atmosfæriske mønstre kunne vejlede forbedringer af vejrudsigtsmodeller for at forbedre forudsigelse af oversvømmelser, forvaltning af vandressourcer og beredskab.

"Ved at vide, hvor ekstreme oversvømmelser har tendens til at forekomme på samme tid over en stor region, fremhæver det, hvor det ville være fordelagtigt at designe oversvømmelseskontrolstrukturer, der tager højde for både den almindelige oversvømmelsessæson og en ekstrem oversvømmelsessæson, der opstår på et andet tidspunkt af året, " sagde Moradkhani.

Forskerne brugte selvorganiserende kort, en type kunstigt neuralt netværk, der udfører uovervåget klyngedannelse, at identificere dominerende atmosfæriske cirkulationsmønstre forbundet med ekstreme oversvømmelser over hele USA

Processen fandt 12 cirkulationsmønstre grupperet i fire brede kategorier. Bredt, resultaterne viste, at store begivenheder normalt forekommer i det vestlige og centrale USA på grund af eksport af tropisk fugt og i det østlige USA på grund af tropiske cykloner.

Med data, vejrudsigtere og ledere af vandreservoirer, sammen med beredskabsledelse, bedre kan forberede sig på ekstreme oversvømmelser, der har en sandsynlighed for at opstå samtidig med de dominerende atmosfæriske mønstre.