Потепление климата усиливает экстремальные погодные явления — разрушительные наводнения, мощные ураганы и циклоны, а также лесные пожары, которым способствует засуха. При этом муниципалитеты, службы экстренного реагирования, органы общественной безопасности, страховые компании и рынки управления рисками пока не располагают инструментами, способными в полной мере использовать современные данные и модели для точного прогнозирования развития таких событий.
Решение этой проблемы стало одним из пяти направлений программы Climate Grand Challenges Массачусетского технологического института (MIT), запущенной в 2022 году. Проект «Подготовка к новому миру погодных и климатических экстремумов» посвящён созданию средств для оценки уязвимости территорий перед наводнениями, циклонами, влажными волнами жары и другими климатическими угрозами. За четыре года более 40 преподавателей и студентов подготовили 29 научных публикаций, а также цифровые инструменты и наборы данных, которые уже применяются или близки к внедрению.
Работы охватывают прогнозирование, оценку рисков, планирование на местах и создание устойчивой инфраструктуры. «Communities across the United States and around the world are already confronting the consequences of extreme weather», — заявила вице-президент MIT по энергетике и климату Эвелин Ван, чей офис с 2024 года финансирует и поддерживает все проекты Grand Challenges. По её словам, междисциплинарная команда института развивает науку, технологии и практические стратегии, которые помогут сообществам заранее оценивать угрозы и повышать устойчивость.
Пол О’Горман, профессор наук о Земле и планетах MIT и один из руководителей направления, уточняет методы прогнозирования экстремальной погоды. Его группа изучает, как потепление влияет на сильные осадки. Исследователи установили, что сезонные различия в изменении ливней связаны не только с количеством водяного пара в атмосфере, которое характеризует удельная влажность, но и с близостью воздуха к насыщению, отражаемой относительной влажностью. На этот показатель влияют циркуляция воздуха, скорость прогрева суши и океана, влажность почвы и растительность, поэтому моделирование остаётся сложной задачей.
Профессор атмосферных наук MIT Керри Эмануэль разрабатывает методы оценки риска сильных ураганов и конвективных штормов, включая грозы и торнадо. По его словам, статистику ураганов уже удаётся воспроизводить с высокой точностью, тогда как в прогнозировании опасных конвективных явлений наука пока заметно отстаёт. Разработанные им подходы использует компания First Street: они помогают местным властям, страховщикам, девелоперам и платформам недвижимости оценивать экологические риски для каждого частного объекта в США.
Группа под руководством доцента кафедры архитектуры MIT Михо Мазерью переводит результаты моделирования в инструменты для городских планировщиков. Вместе с представителями Бостона и округа Бровард во Флориде специалисты создали интерактивные веб-сервисы для оценки последствий наводнений при разных сценариях. Параллельно команда изучает способы сделать результаты расчётов доступными без специального программного обеспечения: например, пользователи могут за несколько секунд выяснить, какие школы с наибольшей вероятностью останутся наименее затопленными.
Отдельное направление связано с энергетикой. Доцент MIT Майкл Хоуленд вместе с Джессикой Транчик и Моше Бен-Акивой анализирует влияние экстремальной погоды на электросети и определяет оптимальные места и размеры новых энергетических объектов. Модели показали, что размещение ветровых электростанций не только на северо-западе Техаса, где средняя скорость ветра выше, но и вдоль побережья Мексиканского залива может сгладить суточные колебания генерации и лучше согласовать её с солнечной энергетикой. Исследователи рассчитывают превратить эти разработки в практический инструмент для операторов сетей и регулирующих органов, а Эмануэль отмечает, что применение подобных детальных оценок климатических рисков в политике, экономике и городском управлении потребует времени.