Ogni anno, Il maltempo mette in pericolo milioni di persone e provoca danni per miliardi di dollari in tutto il mondo. Ma una nuova ricerca del College of Information Sciences and Technology (IST) di Penn State e di AccuWeather ha trovato un modo per prevedere meglio alcune di queste minacce sfruttando la potenza dei big data.

Il gruppo di ricerca, guidato dal dottorando Mohammad Mahdi Kamani e tra cui il professore IST James Wang, studente di dottorato Farshid Farhat, e il meteorologo forense di AccuWeather Stephen Wistar, ha sviluppato un nuovo approccio per identificare gli echi di prua nelle immagini radar, un fenomeno associato a venti feroci e violenti.

"Era inevitabile per la meteorologia combinare i big data, visione computerizzata, e algoritmi di data mining per cercare più velocemente, risultati più robusti e accurati, " ha detto Kamani. Il loro documento di ricerca, "Corrispondenza dello scheletro con le applicazioni nel rilevamento di condizioni meteorologiche avverse, " è stato pubblicato sulla rivista di Soft Computing applicato ed è stato finanziato dalla National Science Foundation (NSF).

"Penso che i metodi basati su computer possano fornire un terzo occhio ai meteorologi, aiutandoli a guardare le cose per cui non hanno tempo o energia, " disse Wang. Nel caso degli echi dell'arco, questo rilevamento automatico sarebbe vitale per il riconoscimento precoce di condizioni meteorologiche avverse, salvare vite e risorse.

Wistar, l'autorità meteorologica sul progetto, spiegato, "In una linea di temporali, un'eco di arco è una parte che si muove più velocemente dell'altra." Come suggerisce il nome, una volta che le condizioni meteorologiche si sono completamente formate, assomiglia alla forma di un arco. "Può diventare davvero esagerato, " ha detto. "È importante perché è lì che è probabile che tu subisca gravi danni, dove gli alberi cadranno e i tetti saranno spazzati via".

Ma attualmente, quando le condizioni stanno appena cominciando a formarsi, può essere facile che i meteorologi trascurino. "Una volta arrivato al punto palesemente ovvio, (un'eco di prua) salta ad un meteorologo, " ha detto. "Ma in una giornata di tempo attivo? Potrebbero non accorgersi che sta appena iniziando a piegarsi".

Per combattere questo, la ricerca si è concentrata sull'automazione del rilevamento degli echi dell'arco. Attingendo ai vasti dati storici raccolti dalla National Oceanic and Atmosphere Administration (NOAA), gli echi dell'arco possono essere identificati automaticamente nell'istante in cui iniziano a formarsi. Wang ha detto, "Questo è l'obiettivo fondamentale del nostro progetto:fornire assistenza al meteorologo in modo che possa prendere decisioni più rapidamente e con maggiore precisione".

Monitorando continuamente le immagini radar della NOAA, l'algoritmo è in grado di scansionare gli interi Stati Uniti e fornire avvisi ogni volta che e dove inizia un'eco di prua. Durante i periodi di forte maltempo attivo, quando le risorse rischiano di essere disperse, è in grado di fornire notifiche istantanee dello sviluppo.

"Ma questo è solo il primo passo, " ha commentato Kamani. Con l'algoritmo di rilevamento in atto, sperano di prevedere un giorno gli echi dell'arco prima ancora che si formino. "L'obiettivo finale è avere più tempo per avvisare le persone di evacuare o essere pronte per i venti in linea retta". Con più veloce, previsioni più precise, gli impatti potenziali possono essere significativi.

"Se riesci a ottenere anche un 10, Salta di 15 minuti e ricevi un avviso prima bloccato in una determinata posizione anziché in intere contee, questo è un enorme vantaggio, " Ha detto Wistar. "Questo potrebbe essere un vero salto per i meteorologi se è possibile. È davvero emozionante vedere questi progressi".

Immaginando il futuro della meteorologia, i ricercatori vedono un potenziale infinito per l'applicazione dei big data. "C'è così tanto che possiamo fare, " ha detto Wang. "Se possiamo prevedere meglio i forti temporali, possiamo salvare vite ogni anno".