В рамках проекта, возглавляемого Центром вычислительных наук RIKEN, исследователи использовали компьютерное моделирование, чтобы показать, что погодные явления, такие как внезапные ливни, потенциально могут быть изменены путем внесения небольших корректировок в определенные переменные в погодной системе. Они сделали это, воспользовавшись системой, известной как «аттрактор бабочки» в теории хаоса, где система может иметь одно из двух состояний — подобно крыльям бабочки — и что она переключается между двумя состояниями в зависимости от небольшие изменения в определенных условиях.
Несмотря на то, что прогнозы погоды достигли уровня высокой точности благодаря таким методам, как моделирование на основе суперкомпьютеров и ассимиляция данных, когда данные наблюдений включаются в моделирование, ученые давно надеялись, что смогут управлять погодой. Исследования в этой области активизировались из-за изменения климата, которое привело к более экстремальным погодным явлениям , таким как проливные дожди и штормы.
В настоящее время существуют методы воздействия на погоду, но они имеют ограниченный успех. Было продемонстрировано засев атмосферы для вызова дождя, но это возможно только тогда, когда атмосфера уже находится в состоянии, когда может пойти дождь. Предполагались геоинженерные проекты, но они не были реализованы из-за опасений по поводу того, какие непредсказуемые долгосрочные последствия они могут иметь.
В качестве многообещающего подхода исследователи из команды RIKEN обратились к теории хаоса, чтобы создать реалистичные возможности для смягчения последствий погодных явлений, таких как проливной дождь. В частности, они сосредоточились на явлении, известном как аттрактор бабочки, предложенном математиком и метеорологом Эдвардом Лоренцем, одним из основателей современной теории хаоса . По сути, это относится к системе, которая может принимать одну из двух орбит, похожих на крылья бабочки, но может менять орбиты случайным образом в зависимости от небольших колебаний в системе.
Чтобы выполнить работу, команда RIKEN запустила одно моделирование погоды, чтобы управлять самой «природой», а затем запустила другие моделирования, используя небольшие вариации ряда переменных, описывающих конвекцию — то, как тепло проходит через систему — и обнаружил, что небольшие изменения нескольких переменных вместе могут привести к тому, что система окажется в определенном состоянии по истечении определенного периода времени.
По словам Такемасы Миёси из Центра вычислительных наук RIKEN, который руководил командой, «это открывает путь к исследованию управляемости погоды и может привести к созданию технологии управления погодой. Если это исследование будет реализовано, это поможет нам предотвратить и смягчить сильные ураганы». , такие как проливные дожди и тайфуны, риски которых возрастают с изменением климата».
«Мы создали новую теорию и методологию изучения управляемости погодой, — продолжает он. «Основываясь на экспериментах по моделированию системы наблюдения, использованных в предыдущих исследованиях предсказуемости, мы смогли разработать эксперимент по изучению предсказуемости, основанный на предположении, что истинные ценности (природа) не могут быть изменены, но мы можем изменить представление о том, что может быть быть изменен (объект управления)».
Заглядывая в будущее, он говорит: «В этом случае мы использовали идеальную низкоразмерную модель для разработки новой теории, а в будущем мы планируем использовать реальные модели погоды для изучения возможной управляемости погодой».
