השימוש בטכנולוגיות חישה מרחוק מהקרקע ומהחלל יחד עם נתוני העבר ושימוש בלמידת מכונה הכרחיים למחקר לחיזוי אירועי מזג-אוויר קיצוני
שיטפונות בזק הם אירועי הצפה מהירים ובעוצמה גבוהה אשר נגרמים בעיקר בגלל גשמים כבדים. מכיוון שלשיטפונות בזק יש זמן תגובה קצר של מספר שעות, הם בעייתיים לחזוי וביכולתם לגרום לנזקים כבדים לשטחים חקלאיים ולעיתים אף לאבדות בנפש.
צוות חוקרים מאוניברסיטת אריאל וממו"פ מזרח, בדקו האם ניתן לחזות שיטפונות וארועי מזג-אוויר קיצוניים עד 24 שעות לפני התרחשותם, באמצעות למידת השינויים בכמות אדי המים באוויר. התוצאות מעודדות.
בין הגורמים לשיטפונות הבזק, כדוגמת רוויית קרקע או כיסוי פני השטח, ההתפלגות במרחב ובזמן של המשקעים היא המשמעותית ביותר על סמך ניתוח התוצאות ממודלים הידרולוגיים.
משטר הגשמים באזורים הצחיחים והצחיחים למחצה של אזור מזרח הים התיכון משתנה ביותר, ומורכב ברובו מאירועים קצרים, בעוצמה גבוהה.
לפיכך, על מנת לחזות אירועי שיטפון, יש להתייחס תחילה למיקום ולתזמון אירועי הגשמים הכבדים אותם ניתן לנטר באמצעות פלטפורמות חישה מרחוק (כדוגמת מכ"ם מזג אוויר). אפשרות נוספת היא למדוד את כמות אדי המים באטמוספירה על מנת לזהות כמויות לחות משמעויות שמהווים תנאי הכרחי לאירועי גשמים כבדים. אחת השיטות האמינות להערכת כמות אדי המים באוויר היא באמצעות ניטור אותות ממערכות הניווט הגלובליות העולמיות. באמצעות ניטור אותות אלו המתקבלים בקרקע ניתן לגזור את כמות העיכוב שיש לאות בזמן המעבר שלו בטרופוספרה ולהמיר אותו בדיוק רב לכמות אדי המים באוויר באמצעות נתוני הלחץ והטמפרטורה בקרקע. שימוש ברשתות לווייני הניווט, יכולה לספק ללא הרף אומדן כמעט בזמן אמת של עמודות אדי המים באוויר מעל מיקומם של המקלטים המוצבים על הקרקע ובכך לייצר כסוי מרחבי אדיר.
ב- 30 השנים האחרונות, כמות אדי המים באוויר הנגזרת ממערכת הניווט הגלובלית העולמית (GNSS) נבחנת באופן ייסודי אל מול פלטפורמות רבות אחרות של חישה מרחוק, מדידות ישירות ומוצרי ניתוח מחדש עם דיוק בערכים המוערכים ( 1-3 מ"מ). יתרה על כן, ניתן להטמיע את מפות אדי המים גם במודלים המודרניים של תחזית מזג האוויר, ובכך להפחית את השגיאות בהערכת אדי המים ביותר מ -30% בהשוואה למדידות ישירות (רדיוסונדה).
השימוש המדעי בטכנולוגיות חישה מרחוק מהקרקע ומהחלל הוא הכרחי למחקר בנושא אירועי מזג-אוויר קיצוניים. היכולת לחזות מתי ואיפה יתרחש אירוע מזג-אוויר קיצוני כגון שטפון באזור מסוים עדיין נשארת מאתגרת בתחום המחקר של ניטור, חיזוי ומוכנות לאירועי מזג קיצוניים. בעוד שרוב הכוחות והמכניקה הבסיסית שקשורים לאירועים אלו ניתנים להטמעה במודלים פיסיקליים ומספריים, היעדר נתונים מתאימים ממדידות בזמן אמת מקשים על בניית תחזיות מדויקות של אירועי קיצון. עקב כך, יותר ויותר מדענים חוקרים כיום את האופציה לשימוש בשיטות אנליזה מרובות משתנים מתחומי כריית נתונים ולמידת מכונה על מנת לפתח יכולת הערכה להתרחשות אירועי קיצון עתידיים על סמך תבניות באירועיי העבר.
"במאמר זה, מסביר ד"ר יובל ראובני מאוניברסיטת אריאל ומו"פ מזרח, הצלחנו לחזות, בהינתן 24 שעות של נתוני אדי המים באוויר, האם יתרחש שיטפון בזק או לא, בדיוק של מעל ל 90%. הצגנו את הפוטנציאל הממשי לשימוש בערכי אדי המים באוויר המחושבים מ- 9 תחנות GPS קרקעיות בחלק הצחיח של אזור מזרח הים התיכון, על מנת לחזות שטפונות בזק. המודלים השונים שנבחנו, נבדקו עבור מספר רב של מדדי ציון, ואף הצליחו להשיג תוצאות טובות יותר כאשר נוספו לתהליך הלמידה מדידות נוספות כגון הלחץ בקרקע. ניתוח מעמיק של חשיבות המדידות השונות מראה שהמאפיין החשוב ביותר הוא השינוי בערכי אדי המים באוויר בין שעתיים ל- 6 שעות לפני התרחשות שיטפון הבזק. תוצאות מבטיחות אלו מניחות את הקרקע למערכת חיזוי והתראה בזמן אמת אשר יכולה להציל אבדות בנפש ולמנוע נזקים כבדים ברכוש".
המחקר נעשה בראשותם של ד"ר יובל ראובני חוקר ומרצה מהמחלקה לפיזיקה באוניברסיטת אריאל וחוקר בכיר במו"פ מזרח, והפוסטדוקטורנט ד"ר שלומי זיסקין זיו מהמחלקה לפיזיקה באוניברסיטת אריאל וחוקר בכיר במו"פ מזרח. כמו כן, המחקר מומן ע״י משרד המדע.
