המידע להבנת האקלים המשתנה של כדור הארץ עובר דרך פתרונות אחסון

במאי 2019, אחרי חודשים של הכנה, צוות של מדעני אקלים במימון נשיונל ג'יאוגרפיק השלים מסע מפרך לפסגת האוורסט כדי להתקין את תחנת ניטור מזג האוויר הגבוהה בעולם. "זה חלון חדש לכוכב הלכת", אמר פרופ' פול מייווסקי, מנהל המכון לשינוי אקלים באוניברסיטת מיין והמדען המוביל במשלחת. "אנחנו מאמינים שהדרך הטובה ביותר לעשות מדע על האוורסט היא לא לעשות סוג אחד של מדע, אלא הרבה סוגי מדע".

מבצעים רומנטיים מסוג זה, שמהדהדים את משלחות התגליות הגדולות של המאה ה-19 ותחילת המאה ה-20, ללא ספק מוכרים יפה גיליונות של נשיונל ג'יאוגרפיק (ומהווים ז'אנר פופולרי שם – רק באפריל הובא סיפורה של משלחת דומה שיצאה להתקין תחנת ניטור ברום הרי האנדים), וגם מספקים מידע חיוני להבנת האקלים המשתנה של כדור הארץ. אבל בתמונה הגדולה של ניטרול כוכב הלכת, הם משתנה קטן בעל חשיבות הולכת ופוחתת. כי גם בתחום זה, הדבר החם בימים אלו הוא ביג-דאטה, והתובנות החדשניות שניתן להפיק ממנו.

במשך עשורים, מדעני אקלים הסתמכו בעיקר על מידע ספורדי שנאסף לעתים בדרכים לא עקביות, וחישובים מדוקדקים מבוססי ידע בפיסיקה ובהליכים בכימיה כדי לחזות מגמות ושינויים אקלימיים. חרף המגבלות שנבעו ממיעוט מידע קונקרטי, הם הצליחו לפתח מודלים משוכללים שחזו בדיוק מרשים את המגמות שנצפו בעשורים האחרונים. אבל בימים אלו, נמצא התחום במהפכת מידע משמעותית.

הצפות ביוסטון. ארכיון | צילום: אי.פי

מספר החיישנים שיכולים לאסוף מידע מלוויינים, מטוסים, מצופים ימיים ועוד גדל בטור מערכתי, ויוצר שיטפון של מידע שמדעני אקלים פועלים לאחסן, לנתח ולשמר. לפי הערכות בארה"ב, במהלך העשור הקרוב המידע שמאוחסן במאגרי מידע קשורי אקלים בארה"ב עתיד לגדול מ-83 פטה-בייט כיום ל-650 פטה-בייט. פטה-בייט אחד, לצורך העניין, מסוגל להכיל אלפי סרטים באורח מלא. 650 פטה-בייט יכילו את כל התוכן של ספריית הקונגרס 30 פעמים.

"עכשיו אנחנו באמת יכולים לערוך מחקרים אקלימיים, כי עכשיו יש לנו את התצפיות להגיד במדויק מה הן מגמות מזג האוויר ואיך הן משתנות", אמר לוול סטריט ג'ורנל סורש ונאן, מנהל ארכיב האוקיונוגרפיה של נאס"א. ד"ר קווין מרפי, מנהל מערך המידע של נאס"א, הוסיף: "כשמפתחים תיעוד סביבתי ארוך-טווח, כולל תיעוד אקלימי, מדידות עקביות הן בעלות ערך רב. זה מידע חסר תחליף".

כמויות המידע העצומות מציבות בפני מדענים אתגרים חדשים, שאחד המרכזיים בהם הוא אחסון. פתרונות אחסון מסורתייים לא מסוגלים להתמודד עם היקף מידע שכזה, ועובדים פדרליים עובדים על העברת מאגרים וארכיונים עם מידע אקלימי לשירותי ענן. במקביל, מנהלי ארכיבים מפתחים טכניקות ניתוח חדשות ויוצרים פורמט אחיד למידע, שאינו תלוי במי שאסף אותו. 

לוויינים נמצאים בלב מהפכת המידע הזו. בספטמבר, סוכנויות ממשל וחברות פרטיות הפעילו כ-900 לוויינים שאספו מידע על כדור הארץ – פי 3 ממספרם ב-2008, ועוד נמצאים בדרכם לשיגור. "אנחנו מתעדים לשגר סדרה של משימות ברזולוציית מידע מאוד גבוהה", אמר מרפי. "זה עידן חדש של תצפיות על כדור הארץ, וכמות המידע שהם ייצרו דורשת עידן חדש של ניהול מידע".

החודש, למשל, מתעדת נאס"א לשגר משימה למיפוי ומדידת האגמים, הנהרות והאוקיינוסים של כדור הארץ, במה שעתיד להיות הסקר העולמי הראשון מסוגו של מאגרי מים עיליים. הלוויין, בגודל של רכב SUV, צפוי להעביר טרה-בייט מידע ביום. וזה עוד כלום לעומת לוויין המכ"ם של הסוכנות, Nisar, שישוגר בינואר 2023 ושעלותו מוערכת ב-1.5 מיליארד דולר. חיישני הלוויין יוכלו לאתר תזוזה של מדפי קרח וקרח ים בדיוק של עד ס"מ אחד, והוא ישגר לכדור הארץ 80 טרה-בייט מידע ביום.

לדברי מרפי, עם מערכות ניהול מידע וחיבורי אינטרנט קיימים, מדען אקלים יצטרך להמתין שנה שלמה על מנת להוריד רק ארבעה ימים של מידע מניסאר. על מנת להאיץ את הגישה למידע ולהנמיך עלויות נאס"א ומינהל האוקיינוסים והאטמוספירה של ארה"ב (NOAA) עובדים עם ספקיות דוגמת אמזון, גוגל ומיקרוסופט כדי להעביר את הארכיבים שלהם לענן עד 2027. מדובר במאמץ שכולל לא רק מאות מאגרי מידע דיגיטליים, אלא גם 39,340 קופסאות של מסמכים היסטוריים, יותר מ-135 אלף גלילים של מיקרופילם וכ-800 אלף עמודי מיקרופיש.

בעבור מדענים, כמויות המידע העצומות מאפשרות לנכש אי-ודאויות מכ-100 מודלי האקלים הממוחשבים שמשמשים לחיזוי שינוי אקלים. אוניברסיטת קולומביה השקיעה לאחרונה 25 מיליון דולר במרכז מחקר חדש שיתרום בינה מלאכותית לפיתוח מודלים אקלימיים. הברית למידול אקלים (Climate Modeling Alliance), התאגדות של 70 מדעני אקלים, מהנדסים ומתמטיקאים, מפתחת מודל אקלים ניסיוני מבוסס AI, באמצעות השקעה של 25 מיליון דולר מהקרן הלאומית למדע בארה"ב ומנכ"ל גוגל לשעבר, אריק שמידט.

השנה, הפאנל הבין-ממשלתי לשינוי אקלים של האו"ם השתמש לראשונה במידע אקלימי היסטורי כדי לאמוד את האמינות של מודלי אקלים. מנהלי נתונים גם מארגנים מחדש מידע אקלים דיגיטלי על מנת להפוך אותו לנגיש יותר למערכות בינה מלאכותית ולמידת מכונה. לדברי מדענים, כלי AI יוכלו לזהות שינויים מזעריים במידע, כמו עלייה בעוצמת הוריקנים, שבני אדם לא יוכלו לאתר. 

"אנחנו בעיצומה של מהפכה טכנולוגית", אמרה לוול סטריט ג'ורנל ננסי ריצ'י, מנהלת הארכיב של המרכזים הלאומיים למידע סביבתי, שמנהלת את המידע שאוסף NOAA. "בני אדם יכולים לראות ולהבין דברים רק בצורה מאוד מובנת ומאורגנת. אנחנו אוהבים שמות קבצים קלים לקריאה או חלוקה לתיקיות כי ככה המוח שלנו אוהב לארגן דברים. כשאנחנו עוברים לבוטים, לא אכפת להם מחלוקה לתיקיות".

פרופ' קלייר מונטלאוני, מדענית מחשב מאוניברסיטת קולורדו שחוקרת מערכות מידע אקלימיות, מעריכה שבינה מלאכותית תסייע למדענים להבין את שטף המידע האקלימי. "קיים כבר הרבה מידע, ואני סבורה ש-AI היא הדרך הזולה ביותר לשחרר ממנו תובנות", היא אמרה לוול סטריט ג'ורנל.