Скорочення бюджету NOAA ставлять під загрозу прогнози ураганів цього сезону

З наближенням атлантичного сезону ураганів (з 1 червня по 30 листопада) синоптики відзначають безпрецедентну точність прогнозів: прогнози траєкторій ураганів Національного центру ураганів (NHC) у 2024 році стали найточнішими за всю історію, а добові прогнози конкурують з триденними прогнозами, які були актуальні лише десять років тому. Проте ця успішна історія опинилася під загрозою. Недавні скорочення штату та пропозиції щодо фінансування в Національному управлінні океанічних і атмосферних досліджень (NOAA) ставлять під загрозу сучасні інструменти, потоки даних та обчислювальні ресурси, що лежать в основі сучасного прогнозування ураганів.

Точність прогнозів на рекордному рівні та інновації у супутниках

Завдяки інвестиціям у супутникові сенсори, асиміляцію даних та чисельні моделі, офіційні помилки прогнозів NHC зменшилися на 75% з 1990 року. Супутники GOES-16 (запущений у 2016 році) та GOES-18 (2022) забезпечують видимі, інфрачервоні та близькоінфрачервоні зображення з просторовим розділенням 0,5 км кожні 60 секунд, тоді як полярні супутники Suomi NPP та JPSS-1 надають мікрохвильові вимірювання, критично важливі для дослідження ядер штормів через щільні хмари.

“Ми тепер можемо виявляти конвективні особливості, які були невидимими два десятиліття тому,” зазначає доктор Майкл Бреннан, старший спеціаліст з ураганів у дослідницькому підрозділі NOAA. “Ця додаткова деталь інтегрується в системи HWRF та FV3 ансамблів, що працюють з розділенням решітки ≤3 км на 15-петафлопному кластері NOAA, що дозволяє отримувати більш надійні п’ятиденні прогнози.”

Критично важливі компоненти під загрозою

• Профілювання вітру за допомогою радіозондів: Двічі на день з ~900 глобальних станцій запускаються радіозонди, які надають дані про температуру, вологість, тиск та профілі вітру до 120 000 футів. Недавні призупинення на більш ніж десятку станцій (включаючи ключові локації в Скелястих горах та Великих рівнинах) створили прогалини в даних, що погіршує аналізи 4D-Var та ансамблевого фільтра Калмана.
• Розвідка ураганів: Два літаки WP-3D Orion та один WC-130J ВПС США літають безпосередньо в урагани, запускаючи 20–30 дропзондів під час кожної місії. Кожен дропзонд фіксує вимірювання тиску, температури, відносної вологості та тривимірного вітру до поверхні океану з частотою 1 Гц. Звільнення двох з восьми керівників польотів у лютому 2025 року загрожує ритму місій під час масових штормів.
• Спостереження за супутниками: Флот NOAA, що спостерігає за Землею, включаючи серію GOES-R, Jason-3, DSCOVR та констеляцію GPS радіо-окультації COSMIC-2, забезпечує безперервні дані високої роздільної здатності, які калібрують та валідують вимірювання на місці та сприяють прогнозам інтенсивності на основі штучного інтелекту.

Розвиток ШІ та машинного навчання для прогнозування інтенсивності

Окрім традиційних фізичних моделей, дослідники NOAA та академічні установи використовують глибоке навчання для прогнозування швидкої інтенсифікації – коли швидкість вітру зростає на ≥35 миль на годину за 24 години. Глобальна програма швидкої інтенсифікації (GRIP II) використовує згорткові нейронні мережі, навчання яких відбувається на основі багатосупутникових зображень, профілів дропзондів та полів температури поверхні моря. Перші випробування зменшили помилки інтенсивності на 10–15% у порівнянні з HWRF.

“ШІ може виявляти тонкі нахили вортексів та конвективні сплески, які можуть бути пропущені людськими аналітиками,” пояснює доктор Сара Бусінгер з Кооперативного інституту метеорологічних супутникових досліджень (CIMSS). Проте ці алгоритми залежать від безперервних потоків даних та високопродуктивних графічних процесорів, які під загрозою, якщо бюджет на дослідження та розробки ШІ в NOAA буде скорочено в бюджеті на 2026 рік.

Високопродуктивні обчислення та вдосконалення моделей

Сучасне прогнозування залежить від швидкого виконання ансамблевих симуляцій. Екологічний модельний центр NOAA наразі проводить 64-членні глобальні та ураганні ансамблі на системах IBM Power9 з графічними процесорами NVIDIA A100. Перехід до екзаскалярної системи, запланований на 2027 рік, дозволить використовувати решітки з розділенням менше 1 км та реальний монте-карло для оцінки невизначеності.

Бюджетні документи, розповсюджені у травні 2025 року, вказують на відсутність фінансування для плану оновлення авіаційного парку NOAA та скорочення для програми високопродуктивних обчислювальних систем (RDHPCS), що ставить під загрозу затримки у модернізації екзаскалярної системи, критично важливої для фізики моделей наступного покоління.

Міжнародна співпраця та обмін даними

NOAA ділиться даними на глобальному рівні через Глобальну телекомунікаційну систему Всесвітньої метеорологічної організації (WMO) та двосторонні угоди з EUMETSAT, JMA та CMA. Нове пряму трансляцію в реальному часі з супутників Himawari-8 та Fengyun-4, а також європейської альтиметрії Copernicus Sentinel-6, збагачують аналізи теплового вмісту океану, які прогнозують енергію для штормів. Продовження лідерства США в обміні даними під загрозою, якщо NOAA не зможе підтримувати роботу наземних станцій та міжнародні зв’язки.

Перспективи бюджету та політичні наслідки

Запит бюджету адміністрації Байдена на 2026 рік передбачав збільшення фінансування для NOAA на 5%, включаючи кошти на шість літаків нового покоління для розвідки та розширення мережі кооперативних інститутів. Але пропозиція Офісу управління та бюджету передбачає фіксоване фінансування, скорочення для кооперативних інститутів та скасування інвестицій у мапери блискавок супутників, що є суттєвими для виявлення конвективних тенденцій.

На початку червня 2025 року Комітет з асигнувань Сенату просунув законопроект, який відновлює $50 мільйонів для операцій з радіозондами та однорічне продовження контрактів на обслуговування WP-3D. Однак версія Палати представників залишається заблокованою під мандатом на загальне скорочення на 2%. “Один недооцінений шторм може коштувати мільярди в збитках та життях,” попереджає колишній директор NWS Луїс Учелліні у нещодавньому відкритому листі до Конгресу.

Висновок: Збереження нашої переваги у прогнозуванні

Прогнозування ураганів є синергією апаратного забезпечення, програмного забезпечення та людської експертизи. Від радіозонда на великій висоті, що профілює струменевий потік, до дропзонду, що вимірює вітри в стіні ока, та кластерів на петафлопному рівні, які щодня генерують мільйони ансамблів моделей — наша здатність прогнозувати та готуватися до штормів залежить від сталих інвестицій. У міру зростання прибережного населення та посилення наслідків зміни клімату, підтримка та модернізація даних, авіації та обчислювальної інфраструктури NOAA є не лише важливою, а й національною необхідністю.