Extreme overstromingen in de continentale Verenigde Staten worden in verband gebracht met vier brede atmosferische patronen, een op machine learning gebaseerde analyse van extreme overstromingen gevonden.

Onderzoekers analyseerden relatief zeldzame overstromingen in de Verenigde Staten, met behulp van een machine learning-algoritme om de overstromingen in groepen te plaatsen op basis van atmosferische patronen die tegelijkertijd plaatsvinden. Ze ontdekten dat de export van tropisch vocht, tropische cyclonen, lagedruksystemen en smeltende sneeuw zijn de belangrijkste patronen die verband houden met extreme overstromingen.

De bevindingen zijn gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten . Dr. Hamid Moradkhani, de Alton N. Scott bijzonder hoogleraar Engineering en directeur van het Center for Complex Hydrosystems Research aan de Universiteit van Alabama, is co-auteur van de krant.

"Dit is de eerste keer dat atmosferische patronen op een geautomatiseerde manier op continentale schaal worden gekoppeld aan extreme overstromingen, ' zei Moradkhani.

Hoofdauteur van het artikel is Dr. Katherine E. Schlef, een postdoctoraal onderzoeker bij Consortium of Universities for the Advancement of Hydrologic Science in Cambridge, Massachusetts, die nauw samenwerkte met Moradkhani en Dr. Upmanu Lall, van de Columbia-universiteit.

"We zijn erg enthousiast over de inzichten over overstromingen en atmosferische circulatie die we hebben opgedaan met dit onderzoek, en we kijken ernaar uit om verder te onderzoeken hoe deze inzichten nuttig kunnen zijn voor de overstromingsrisicobeoordeling en -beheergemeenschappen, ' zei Schlef.

De onderzoekers ontwikkelden een interactieve website met gedetailleerde informatie over extreme overstromingen in de continentale VS.

"De website is voor iedereen toegankelijk, en we hopen dat het op grote schaal zal worden gebruikt door een verscheidenheid aan instanties en individuen, ' zei Moradkhani.

De resultaten van deze analyse bieden waardevolle inzichten voor een betere voorbereiding en beheer van overstromingsrisico's. Bijvoorbeeld, de vier hoofdcategorieën van atmosferische patronen kunnen leiden tot verbeteringen van weersvoorspellingsmodellen om de voorspelling van overstromingen te verbeteren, beheer van watervoorraden en paraatheid bij noodsituaties.

"Weten waar extreme overstromingen de neiging hebben om tegelijkertijd te voorkomen in een groot gebied, benadrukt waar het gunstig zou zijn om overstromingsbeheerstructuren te ontwerpen die rekening houden met zowel het reguliere overstromingsseizoen als een extreem hoogwaterseizoen dat in een andere tijd van het jaar plaatsvindt, ' zei Moradkhani.

De onderzoekers gebruikten zelforganiserende kaarten, een soort kunstmatig neuraal netwerk dat ongecontroleerde clustering uitvoert, om dominante atmosferische circulatiepatronen te identificeren die verband houden met extreme overstromingen in de VS.

Het proces vond 12 circulatiepatronen gegroepeerd in vier brede categorieën. Breed, de resultaten toonden aan dat grote gebeurtenissen meestal plaatsvinden in de westelijke en centrale VS vanwege de export van tropisch vocht en in de oostelijke VS vanwege tropische cyclonen.

Met de gegevens, weersvoorspellers en beheerders van waterreservoirs, samen met noodhulppersoneel, kunnen zich beter voorbereiden op extreme overstromingen die waarschijnlijk gelijktijdig met de dominante atmosferische patronen plaatsvinden.