Tallinna Tehnikaülikooli teadlastel valmis Eesti rannikumerele kohandatud masinõppe mudel nimega HIDRA2, mis suudab esimesena Läänemere regioonis prognoosida veetaseme muutusi mitme prognoosi koondanalüüsi põhjal kiiresti ja täpselt, parandades oluliselt suure üleujutusriskiga piirkondade valmisolekut eesseisvateks tormideks.
Kui traditsioonilised prognoosimudelid vajavad palju aega ja arvutusvõimsust, siis Eesti rannikujaamades kasutatav süvanärvivõrk-mudel HIDRA2 annab tulemuse vaid loetud sekunditega. Selline hüppeline efektiivsuse kasv võimaldab hinnata ka veetaseme prognoosi tõenäosuslikkust ehk koostada ansambelprognoose, mis arvestavad ilmastikuolude ennustamatust. „See aitab nii ametiasutustel kui ka piirkonna elanikel paremini võimalikust üleujutusest tingitud kriisiks valmistuda ja ühtlasi vähendada tormikahjusid,“ selgitab Tallinna Tehnikaülikooli meresüsteemide instituudi modelleerimise ja kaugseire osakonna nooremteadur Amirhossein Barzandeh. „Uuring aitab teha olulise sammu selles suunas, et ekstreemsete ilmastikunähtustega seotud riskid oleksid paremini hallatud.“
Erinevalt traditsioonilistest füüsikalistest mudelitest, kus tulemusi mõjutavad oluliselt alg- ja piiritingimused ning erinevad empiirilised parameetrilised kirjeldused, põhineb masinõppe mudel HIDRA2 pikkadel ajaloolistel veetaseme vaatlusandmetel ja neile vastavatel atmosfääri väljadel. Kasutades operatiivselt laekuvaid veetaseme vaatlusi ning Euroopa Keskpika Ilmaprognoosi Keskuse (ECMWF) ilmamudelite väljundeid, pakub HIDRA2 tõhusat ja täpset prognoosi. Eesti rannikujaamade jaoks arendatud uut mudelit rakendatakse pilootpiirkonnana Destination Earth ekstreemsete ilmastikunähtuste digikaksiku töövoos. Selle eesmärk on varakult teavitada erinevaid kasutajaid eesseisvatest ekstreemsetest mere- ja ilmaoludest ning anda uus kõrglahutuslik ilmastiku prognoos fokusseeritud ekstreemse sündmuse piirkonda.
Mida uuriti?
Tallinna Tehnikaülikooli teadlaste värske uuringu peamine eesmärk oli selgitada mudeli HIDRA2 tõhusus merevee taseme prognoosimisel. Teiseks eesmärgiks oli võrrelda HIDRA2 teiste veetaseme prognoosmudelitega viies Eesti rannikujaamas.
Tulemustest selgus, et võrreldes hüdrodünaamiliste mudelitega ületab HIDRA2 täpsuse poolest kõigis prognoosi pikkustes. Uuring tõi esile ka HIDRA2 nõrkused – sõltuvuse vaatlustest ning kõrgsageduslikud veetaseme kõikumised. Seetõttu on endiselt vajalikud ka füüsikalistel protsessidel põhinevad prognoosid. „Uuringu tulemuste põhjal võib seega kinnitada, et HIDRA2 on potentsiaal olla tugev, tõhus ja usaldusväärne tööriist operatiivseks meretaseme prognoosimiseks üle kogu Läänemere,“ kiidab Barzandeh.
Merevee taseme täpne ennustamine ja kiire reageerimine on kliimamuutuste kontekstis muutunud üha olulisemaks. „Kliimamuutuste tingimustes, kus äärmuslikud ilmastikunähtused sagenevad ja merevee tase tõuseb, seisavad maailma rannikualad silmitsi üha tõsisemate väljakutsetega. Seetõttu on täpne ja õigeaegne merevee taseme prognoosimine hädavajalik nii katastroofideks valmistumisel, riskide maandamisel kui ka rannikualade kestlikul haldamisel,“ toob välja Barzandeh.
Tallinna Tehnikaülikooli teadlaste uurimistöö tulemused avaldati rahvusvahelises teadusajakirjas Ocean Science. Meresüsteemide instituudi teadlastest kuulusid uurimisrühma Amirhossein Barzandeh, Ilja Maljutenko, Jüri Elken, Priidik Lagemaa ja Rivo Uiboupin.