Изменение климата усиливает экстремальные погодные явления, включая катастрофические наводнения, мощные ураганы и циклоны, а также лесные пожары, которым способствует засуха. При этом муниципалитеты, службы экстренной помощи и общественной безопасности, страховые компании и рынки управления рисками пока не располагают инструментами, способными учитывать самые современные данные и модели развития таких событий.
Для решения этой проблемы Массачусетский технологический институт (MIT) в 2022 году включил направление «Подготовка к новому миру погодных и климатических экстремумов» в число пяти исследовательских областей программы Climate Grand Challenges. Проекты посвящены оценке уязвимости территорий перед наводнениями, циклонами, влажными волнами жары и другими климатическими угрозами. За четыре года более 40 преподавателей и студентов подготовили 29 научных работ, а также цифровые инструменты и наборы данных, которые уже применяются или близки к внедрению.
«Сообщества в США и по всему миру уже сталкиваются с последствиями экстремальной погоды», — заявила вице-президент MIT по энергетике и климату Эвелин Ван. По ее словам, междисциплинарная команда института развивает науку, технологии и практические методы, которые помогут заранее оценивать риски и повышать устойчивость территорий. Офис Ван финансирует и поддерживает все проекты Climate Grand Challenges с 2024 года.
Пол О’Горман, профессор наук о Земле и планетах MIT и один из руководителей направления, изучает причины рекордных погодных явлений и их изменения по мере потепления климата. Его группа установила, что сезонные различия в росте экстремальных осадков зависят не только от количества водяного пара в атмосфере, но и от близости воздуха к насыщению. На относительную влажность влияют циркуляция воздуха, скорость прогрева суши и океана, влажность почвы и растительность, поэтому моделирование остается сложной задачей.
Профессор атмосферных наук MIT Керри Эмануэль разрабатывает методы оценки риска сильных ураганов и конвективных штормов, включая грозы и торнадо. Статистику ураганов уже удается воспроизводить с высокой точностью по укрупненным метеорологическим данным, однако прогнозирование конвективных штормов пока остается значительно менее надежным; за последнее десятилетие они привели к большему числу жертв и разрушений, чем ураганы. Методы Эмануэля использует компания First Street, которая помогает властям, страховщикам, застройщикам и платформам недвижимости оценивать экологические риски для каждого частного объекта в США.
Отдельные проекты переводят научные расчеты в практические решения для городов и энергетики. Команда Михо Мазерью разработала для Бостона и округа Бровард во Флориде интерактивные веб-инструменты для планирования при разных сценариях наводнений, а исследователи Майкла Хоуленда анализируют размещение и размеры энергетической инфраструктуры с учетом климатических угроз. Их модель для Техаса предложила сочетать ветровые электростанции на побережье Мексиканского залива и на северо-западе штата: различия в суточной динамике ветра помогают выравнивать выработку и дополнять солнечную генерацию, снижая потребность в накопителях, передаче энергии и резервных мощностях. Как отмечает MIT News, разработчики рассчитывают превратить эти модели в практический инструмент для операторов сетей и регулирующих органов.