Proyecto H2020 XAIDA: EVENTOS EXTREMOS: INTELIGENCIA ARTIFICIAL PARA DETECCIÓN Y ATRIBUCIÓN
- Tipo Proyecto
- Status Firmado
- Ejecución 2021 -2025
- Presupuesto asignado 5.999.241,75 €
- Alcance Europeo
- Principal fuente de financiación H2020
- Sitio web del proyecto Proyecto XAIDA
Descripción
Uso de IA para predecir los efectos del cambio climático en fenómenos meteorológicos extremos. El cambio climático está modificando y potenciando fenómenos meteorológicos extremos como olas de calor, incendios forestales devastadores, ciclones, inundaciones y sequías. El proyecto XAIDA, financiado con fondos europeos, caracterizará, detectará y atribuirá fenómenos extremos mediante un novedoso enfoque basado en datos y en el impacto. Empleará nuevas técnicas de IA y reunirá a especialistas en atribución de fenómenos extremos, dinámica atmosférica, modelización climática, aprendizaje automático e inferencia causal. Los hallazgos arrojarán luz sobre el efecto del cambio climático en fenómenos atmosféricos como ciclones y tormentas convectivas, que aún no se comprenden ni cuantifican adecuadamente. El proyecto también proporcionará herramientas para evaluar las vías causales que conducen a los fenómenos extremos.
Descripción de actividades
Hemos alcanzado los objetivos previstos para el primer período del informe:
1. Identificar 8 grupos de interesados
??Hemos identificado los grupos de interesados ??clave para los que se realizará el diseño conjunto de preguntas (MS4):
- Organizaciones humanitarias y grupos de reducción del riesgo de desastres
- Seguros o reaseguros
- Industria (entre otras, agua y energía)
- Grupos de jóvenes sobre el clima
- Profesores y educadores
- Periodistas y agentes de conocimiento
- Profesionales del derecho
- Servicios meteorológicos y climáticos
2. Dar forma a las preguntas extremas clave y definir 6 estudios de caso centrales
Las interacciones con los interesados ??y los debates internos en diferentes grupos ayudaron a priorizar seis estudios de caso centrales de la mayor relevancia:
- Ola de calor del Pacífico y Norteamérica en junio de 2021
- Brote de aire frío en Europa en la primavera de 2021
- Precipitaciones extremas de células convectivas en el Mediterráneo
- Sequía/ola de calor europea de 2022, incluidos los riesgos de incendios forestales
- Ola de frío invernal compuesta y sequía de viento, ciclón tropical Irma (agosto-septiembre de 2017)
3. Diseñar nuevas herramientas y enfoques para el análisis de fenómenos extremos
Se han desarrollado varias herramientas nuevas, para fortalecer el uso de técnicas de IA. Un desarrollo importante es la caja de herramientas de detección de eventos extremos desarrollada por WP3, una herramienta genérica que incluye varios métodos de aprendizaje supervisado para clasificar eventos según variables meteorológicas. WP4 ha desarrollado varios elementos nuevos del conjunto de herramientas (en el paquete de Python Tigramite) para evaluar las cadenas de causalidad en el desarrollo de eventos extremos.
4. Preparación de bases de datos de eventos y revisión de bases de datos de impacto de eventos, fuentes de información de vulnerabilidad y exposición
WP2, WP3 y WP8 han permitido que varias fuentes de información se utilicen en estudios de eventos extremos y, además, en aplicaciones: una visión general de bases de datos globales y públicas que indican la exposición y la vulnerabilidad a eventos climáticos extremos (WP2); una base de datos integral sobre clima e impactos mediante la combinación de información y el desarrollo de bases de datos existentes (WP3); una estrategia para seleccionar eventos convectivos severos y una lista de eventos de alta precipitación e inundaciones, así como huracanes, tormentas tropicales y ciclones similares a los tropicales (WP8). WP3 desarrolló una metodología basada en IA para predecir mapas de impactos en ecosistemas a partir de teledetección.
5. Lanzamiento de la comunicación sobre extremos. La
comunicación sobre extremos se realizó a través del sitio web del proyecto ( https://xaida.eu ) y una serie de seis informes sobre eventos extremos. Estos informes se difundieron activamente en redes sociales (especialmente Twitter) y han recibido más de 3470 visualizaciones únicas. Esta comunicación se enriquecerá progresivamente con los nuevos métodos y sus aplicaciones.
6. Desarrollo de diversas acciones para la comunicación interna y la integración en todo el proyecto.
En junio de 2022, se celebró en Trieste una escuela de verano para jóvenes científicos y estudiantes. Además, estamos organizando una serie continua de seminarios web internos mensuales donde se comparte activamente el progreso científico. La escuela de verano de Trieste fue todo un éxito (148 participantes, 20 conferenciantes).
Descripción contextual
El clima altera la frecuencia o intensidad de varios tipos de extremos meteorológicos en todo el mundo. Las olas de calor extremas y las fuertes lluvias están aumentando en intensidad a escala global, tendencias que continuarán con el calentamiento global futuro. A menudo, los eventos extremos brindan información sobre las condiciones climáticas futuras y sus implicaciones, pero no todos los extremos son presagios del futuro. Para que sea útil para la adaptación, debe establecerse o refutarse científicamente un vínculo causal entre los eventos y la influencia humana en el clima. XAIDA tiene como objetivo llenar una serie de lagunas de conocimiento al establecer vínculos entre los diferentes tipos de eventos extremos y el cambio climático. Los principales objetivos son:
Caracterizar, detectar, atribuir y proyectar eventos extremos con un novedoso enfoque basado en el impacto,
Evaluar sus vías causales subyacentes y los impulsores físicos,
Evaluar nuevos tipos de eventos y desarrollar narrativas de eventos aún no vistos, pero físicamente plausibles para los climas presentes y futuros,
Proporcionar nuevas herramientas para la evaluación de modelos para investigar las causas de los desacuerdos entre los modelos y las observaciones.
XAIDA está diseñado para proporcionar nuevas metodologías, herramientas y conjuntos de datos, y demostrar su uso en diversos casos de estudio. Se espera que esto conduzca a mejores servicios de atribución y proyección de eventos extremos. Durante los primeros 18 meses del proyecto, se ha centrado en diversas acciones para preparar el análisis de nuevos eventos extremos mediante marcos innovadores.
Objetivos
A menudo, los fenómenos extremos proporcionan representaciones del clima futuro, pero no todos los extremos son presagios del futuro. Por lo tanto, para que sea útil para la adaptación en apoyo de proyecciones futuras, se debe establecer o refutar un vínculo causal entre los eventos y la influencia humana en el clima. Esta es la razón por la que recientemente se ha desarrollado el campo de la “atribución de eventos extremos”. Sin embargo, los estudios de detección, atribución y proyección de eventos extremos enfrentan actualmente importantes limitaciones. XAIDA llenará estos vacíos. Utilizando nuevas técnicas de inteligencia artificial y una sólida interacción bidireccional con partes interesadas clave, (i) caracterizará, detectará y atribuirá eventos extremos utilizando un novedoso enfoque basado en impactos e impulsado por datos, (ii) evaluará sus vías causales subyacentes y sus impulsores físicos utilizando métodos de redes causales, y (iii) simulará eventos de alta intensidad y aún no vistos que son físicamente plausibles en climas presentes y futuros. Para lograr esto, XAIDA reúne equipos de especialistas en atribución de eventos extremos, dinámica atmosférica, modelado climático, aprendizaje e inferencia causal, para: ? comprender el efecto del cambio climático en una variedad de fenómenos atmosféricos impactantes que actualmente no se comprenden ni cuantifican bien (ciclones, tormentas convectivas, anomalías de larga duración o eventos compuestos de verano), tanto para evoluciones pasadas como futuras; métodos de aprendizaje; ? Proporcionar nuevas herramientas para la evaluación de modelos de vías causales que conducen a eventos extremos e investigar las causas de los desacuerdos entre modelos y observaciones; ? Desarrollar una plataforma de interacción y comunicación con las partes interesadas con la ambición de mejorar la capacitación y la educación sobre el cambio climático y sus impactos y llevar estos desarrollos a futuros servicios climáticos operativos.
Resultados
El proyecto ha producido 21 artículos de investigación científica hasta la fecha. Los equipos de XAIDA obtuvieron varios resultados importantes, claramente innovadores, relacionados con eventos extremos recientes, incluyendo los estudios de caso centrales y el desarrollo de marcos de referencia. Por ejemplo, se establecieron marcos y metodologías para eventos complejos, como los eventos compuestos, y se aplicaron a diferentes casos (Bevacqua, 2021, 2022; Zscheichler et al., 2021, Li et al., 2022). Se analizó el evento inusual de 2021 en Columbia Británica y se demostró que fue resultado de una conjunción de factores, como la dinámica, el calentamiento diabático y la sequedad del suelo (Schumacher et al., 2022). Los análisis de atribución de dos estudios de caso centrales, el caso de calor y sequía del verano de 2022 y las heladas de abril de 2021, demostraron el papel de las actividades humanas en dichos eventos (Schumacher et al., 2022; Vautard et al., 2023).
Un tema emergente es el papel de los cambios en la circulación atmosférica en la alteración de los eventos extremos. El papel compuesto de los cambios en la circulación atmosférica se destacó en los cambios recientes en eventos extremos (ciclones y calor estival) (Faranda et al., 2022, 2023) y los incendios forestales boreales (Scholten et al., 2022).
El desarrollo de métodos estadísticos avanzados para detectar o reconstruir ciclones está en curso (Gardoll et al., 2022; Faranda et al., 2023, en revisión). Dichos métodos estadísticos avanzados originales también se aplicaron a las preguntas de detección y atribución de precipitaciones (Egli et al., 2022; de Vries et al., 2023).
Para el próximo período, la integración y aplicación de estos desarrollos será una prioridad. Identificamos como prioridades para la segunda fase del proyecto:
Continuar con la aplicación de los diferentes desarrollos a estudios de caso centrales utilizando nuevos métodos. Las metodologías de causalidad y de impulso para la construcción de narrativas ya están listas para aplicarse a eventos de larga duración (olas de frío, sequías), atendiendo las preocupaciones de las partes interesadas.
Fortalecer los vínculos con los grupos de interés para recopilar más preguntas marco sobre grupos con un interés creciente (p. ej., seguros, abogados).
Identificar el potencial para alimentar los servicios climáticos actuales (p. ej., a través de C3S) y desarrollar nuevas metodologías de servicios climáticos. Las metodologías de narrativas tienen un gran potencial de aplicación. Además, impulsado por el establecimiento de un Fondo de Pérdidas y Daños en la COP27, exploraremos cómo la atribución de eventos puede proporcionar información sobre pérdidas y daños. Para ello, desarrollaremos un marco que combine varios métodos (desde narrativas completas hasta totalmente probabilísticos) para proporcionar la información más útil.
Coordinadores
- CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS (CNRS)
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