Precedenti studi hanno indicato una tendenza crescente a livello mondiale di eventi di precipitazioni intense sotto l'influenza del riscaldamento globale. Le forti precipitazioni aumentano il rischio di inondazioni, esercitando effetti devastanti sulla società umana e sull'ambiente, soprattutto per le metropoli con densa popolazione. Essendo una delle più grandi città del mondo, Pechino è molto vulnerabile a precipitazioni sempre più frequenti e intense, come la pioggia torrenziale del 21 luglio 2012, quando la città ha incontrato le precipitazioni più intense degli ultimi decenni con una quantità record di 460 mm in 18 ore. Gli scienziati hanno scoperto che gli eventi di pioggia di breve durata (SDR) (un evento di pioggia di durata pari o inferiore a 6 ore) dominano la quantità totale di pioggia su Pechino in estate, e la quantità di precipitazioni degli eventi SDR è aumentata significativamente negli ultimi decenni. Così, è di grande importanza fornire previsioni accurate degli eventi SDR, qualcosa che rimane una sfida considerevole per scienziati e previsori.
Gli scienziati hanno notato e sfruttato i fulmini per prevedere i temporali in arrivo, ma ci sono pochi potenti metodi di previsione o di avvertimento disponibili per le precipitazioni causate da tali temporali, in particolare gli eventi SDR. Dopo aver studiato la relazione tra fulmini e precipitazioni su Pechino durante le stagioni calde del 2006 e del 2007, scienziati dell'Istituto di Fisica dell'Atmosfera, Accademia Cinese delle Scienze (Fan Wu e Xiaopeng Cui) e il loro co-autore (Da-lin Zhang, University of Maryland) ha sviluppato un approccio di avviso nowcast basato sui fulmini per gli eventi SDR, e poi ne ha testato le prestazioni nella regione metropolitana di Pechino (BMR). I loro risultati sono stati recentemente pubblicati in Ricerca atmosferica . Il nuovo approccio utilizza tassi di fulmini in forte aumento, chiamati salti di fulmine, osservato dai sistemi di localizzazione dei fulmini, per fornire avvisi tempestivi per gli eventi SDR. Diversi dai precedenti approcci di allerta per altri tipi di condizioni meteorologiche gravi causate da temporali (ad es. tornado, grandine e raffiche di vento), in questo approccio, come obiettivo di allerta viene scelto un rapido aumento del tasso di pioggia (denominato salto di pioggia) in un evento SDR. L'approccio nowcast-warning proposto in questo studio è stato progettato per due tipi di eventi SDR, vale a dire, quelli con precipitazioni moderate e intense.
Per fornire previsioni più accurate degli eventi SDR, gli autori hanno sviluppato modelli di avviso nowcast graduati modificando i parametri nell'algoritmo del salto di fulmine in base al loro nuovo approccio. Questi modelli possono emettere segnali diversi in base all'intensità del salto del fulmine per migliorare le prestazioni di avviso nowcast. I modelli utilizzano segnali di avviso di bassa qualità per catturare il maggior numero possibile di eventi SDR, e sfruttare i segnali di avviso di alta qualità per migliorare l'affidabilità degli avvisi. Per verificare le prestazioni dei modelli, sono stati selezionati un totale di 870 eventi SDR moderati e 452 intensi rispetto al BMR. I risultati hanno mostrato prestazioni del modello incoraggianti. I modelli di allerta hanno fornito allerta precoce di successo per il 67,8% (87,0%) degli eventi SDR moderati (intensi), con falsi allarmi del 27,0% (22,2%). Inoltre, i modelli hanno fornito un tempo medio di allerta più lungo per gli eventi SDR intensi (52,0 minuti) rispetto a quelli moderati (36,7 minuti).
Finalmente, gli autori hanno ulteriormente convalidato i modelli utilizzando tre tipiche tempeste che producono forti piogge che erano indipendenti da quelle utilizzate per sviluppare i modelli. I risultati hanno mostrato che i modelli presentano una capacità di allerta incoraggiante per gli eventi SDR dalle scale regionali a quelle meso-γ. "Il nostro approccio fornisce una nuova prospettiva sulla previsione degli eventi SDR, " dice il prof. Xiaopeng Cui, il corrispondente autore dello studio.
