تنبؤ

في مكب نفايات خارج المدينة، تغيّر الرياح اتجاهها، وبعد ساعتين تشمّ رائحة البيض الفاسد في القرية المجاورة. هكذا تفوح رائحة كبريتيد الهيدروجين (hydrogen sulfide) — الغاز الذي ينبعث عند تعفن النفايات، وهو خطر على الصحة بجرعات كبيرة. عادةً، تعرف السلطات بالمشكلة بعد أن يستنشق السكان الغاز ويتصلون شاكين. الآن ظهرت طريقة للتحذير من الانبعاث مسبقًا، بالاعتماد على الطقس فقط.

اعتاد خبراء الأرصاد الجوية على الثقة بالشبكات العصبية: نموذج GraphCast يتنبأ بالطقس الأرضي لأيام مقدمًا، بالاعتماد على صور عالمية للغلاف الجوي. لكن يمكن نقل هذا «الدماغ» إلى كوكب آخر — حيث الهواء رقيق والشمس تدفئ بشكل مختلف. أخذ مؤلفو الدراسة GraphCast وقدموا له بيانات من قاعدة المناخ المريخي — وهي نوع من التوأم الافتراضي للكوكب الأحمر، مبني على سنوات طويلة من الملاحظات.

في ظهيرة قائظة، يخيّم الخمول على المدينة، ولا تلوح في الأفق أي غيمة. عادةً في مثل هذا الطقس، لا يبقى سوى الانتظار حتى ترحم الطبيعة وترسل البرودة. ماذا لو أمكن تشغيل الظل والمطر وفق جدول زمني، مثلما نشغّل الضوء في الغرفة؟ تقترح مجموعة من الباحثين أداة غير معتادة لمثل هذا «الزر الجوي» — مسرّع بروتونات محمولًا جوًا.

الشمس لا تتوهج بشكل ثابت، بل تنفجر في سلسلة من النوبات. مثل نار المخيم التي تهدأ أحيانًا ثم تطلق فجأة شرارات متطايرة. تستمر هذه "المواسم النارية" من ستة أشهر إلى سنة ونصف، وخلالها تظهر على النجم بقع كثيرة بشكل خاص. أخذت مجموعة من الباحثين بيانات عن البقع الشمسية منذ عام 1878، وعلّموا الكمبيوتر التعرف على اقتراب النوبة النارية التالية. بدلاً من النظر إلى الشمس ككل، قسموها إلى شمال وجنوب.

الشفق القطبي مثل مسرح بعيد: قد يكون العرض مستمرًا، لكن رؤيته تعتمد على الستار. هنا، الستار هو الغيوم وضوء القمر. سابقًا، حاولت التوقعات تخمين حقيقة الشفق وظروف الرؤية معًا، خالطةً كل شيء في كومة واحدة. هذا مثل التنبؤ بما إذا كان العرض سيعجبك دون الفصل بين أداء الممثلين والرؤية من الصف الأخير. مؤلفو الدراسة فعلوا الأمر بشكل مختلف. بنوا نظامًا من خطوتين.

خبير الأرصاد يصدر توقعاته لأسبوع كامل في ثوانٍ، لكنه لا يستطيع تفسير أيٍّ من قراراته. هكذا تقريبًا تعمل نماذج التعلم العميق في التصوير الطبي الحديثة للطقس: لم تعد أقل شأنًا من الطرق العددية الكلاسيكية، لكن منطقها الداخلي مخفي خلف ملايين المعاملات. مجموعة من الباحثين صنعت أداة تنظر داخل هذا "الصندوق الأسود".

في النهار، في صحراء أتاكاما التشيلية، يرتجف الهواء من الحرارة كما يرتجف فوق مقلاة محمّاة. ضوء الشمس، عند مروره عبر هذا الارتجاف، يبدأ في الرقص والوميض. يطلق علماء الفلك على هذا الارتجاف اسم "الرؤية" — فهو يمنع التلسكوبات من رؤية النجوم بوضوح. لمواجهة هذا التشويش، بنى المهندسون جهازًا خاصًا — مراقب الرؤية الشمسي.

راصدان يراقبان المحيط الهادئ. الأول يتأمل الخرائط الحرارية للسطح، والثاني يُصغي إلى إيقاع درجة الحرارة ومخزون الحرارة في عمق الماء. كلٌّ منهما على انفراد لا يلحظ سوى جزء من الصورة، لكنهما معًا قادران على رصد اقتراب ظاهرة النينيو قبل أشهر من أن يُحدث التيار الدافئ تغييرًا في طقس الكوكب بأكمله.

التنبؤ بالطقس يشبه محاولة توقع أين ستتدحرج صخرة على منحدر، إذا عرفت شكل كل نتوء وقوة الرياح. أخطأت في البداية — وبعد أسبوع يتحول الخطأ إلى عاصفة كاملة. في السابق، كانت التوقعات الدقيقة تتطلب حواسيب ضخمة وحسابات تستمر أيامًا. الآن ظهر نموذج Sonny الذي يفعل الشيء نفسه على بطاقة رسوميات واحدة. يعمل Sonny على خطوتين.

في عام 2023، ارتفعت حرارة المحيط قبالة سواحل بيرو لدرجة أن الصيادين عادوا خاليي الوفاض، وتجادل خبراء الأرصاد حول قوة النينيو القادمة. خريطة درجة الحرارة لسطح البحر التي كانوا يمعنون فيها كانت الوحيدة المتاحة، لكن إلى أي حد يمكن الوثوق بها؟ يرى القمر الصناعي المحيط بأكمله، لكن قراءاته تتزعزع في مناطق التيارات القوية. العوامات دقيقة، لكنها قليلة.

قد يختلف الطقس في الشارع المجاور عن طقسك: عند النهر يكون الجو أبرد، وعلى الأسفلت أكثر حرارة، وبين المباني تهب الرياح بقوة أكبر. التوقع العادي لا يرى هذا — فخليته بحجم مدينة وليس بحجم فناء. أخذ العلماء بيانات من آلاف المحطات الأرضية وصور الأقمار الصناعية للسطح وتعلموا بناء صورة الطقس الدقيقة من الصورة الكبيرة.

على الجدار بارومتران: أحدهما يشير إلى صفو الجو، والآخر إلى غيوم متفرقة. أيّهما نصدّق؟ هذا تقريبًا السؤال الذي واجه فريقًا من علماء المناخ عندما تنبّأ أسلوبان مستقلّان بمستقبلين مختلفين للمحيط الهادئ في عام 2026. الأسلوب الأول يبني شبكة مناخية: 14 نقطة في وسط وشرق المحيط الهادئ الاستوائي تتصل بـ193 نقطة حولها إذا كانت درجات حرارتها تتغيّر بتناغم.

الجزء الاستوائي من المحيط الهادئ يسخن ويبرد مثل بطارية عملاقة، وإيقاعه يؤثر على الطقس من الهند إلى كندا. يُعرف هذا الإيقاع باسم إل نينيو-التذبذب الجنوبي، أو اختصارًا ENSO. التنبؤ به لأشهر مقدمًا يشبه توقع متى يغلي الماء في إناء دون معرفة قوة النار. لقد تعلمت الشبكات العصبية القيام بذلك بشكل أفضل من النماذج التقليدية، لكن منطقها الداخلي ظل مخفيًا كخريطة بلا رموز.

كاميرا على حامل ثلاثي تلتقط نفس المشهد لعقود. إذا لم تُلمس العدسة، تظهر ضبابية في الصور: المشهد يتغير بينما يبقى البؤرة كما هو. هكذا تعمل المعايير المناخية تقريبًا. وفقًا لقواعد المنظمة العالمية للأرصاد الجوية، تُحسب كمتوسط على مدى السنوات الثلاثين الأخيرة. غير أن المناخ لا يقف ساكنًا، فيبدأ المعيار بالتخلف عن الواقع، مثل عدسة قديمة أمام جسم متحرك. المعيار المناخي ليس قانونًا للطبيعة، بل أداة قياس.

في كل ربيع، تفقد توقعات النينيو قوتها، كمترجم يشرد ذهنه عند كل حفيف في القاعة فيحول اجتماعًا مدته ساعة إلى ساعتين. يسمي العلماء هذا بحاجز الربيع لقابلية التنبؤ: ففي شهري مارس وأبريل، تبدأ النماذج التي كانت واثقة في يناير من حدوث طور دافئ في المحيط الهادئ، في الخطأ بمعدل مضاعف.

فريق من أربعين متنبئًا جويًا يُعد تنبؤًا بظاهرة النينيو قبل عامين. يعمل كل منهم على نفس النموذج، لكن مع بيانات أولية وإعدادات مختلفة قليلًا، لذلك تتباين إجاباتهم. عادةً، تقوم مراكز التنبؤ بحساب متوسط جميع الآراء الأربعين، معتبرة أن كل عضو مفيد بنفس القدر. لكن في أي فريق، هناك لاعبون يصيبون الهدف في كثير من الأحيان، وآخرون يخطئون باستمرار.

لمدة 36 يوماً، اجتاح الإعصار المداري فريدي المحيط الهندي، وهو الأطول عمراً في تاريخ الأرصاد. تابع خبراء الأرصاد الجوية مساره عبر الأقمار الصناعية والطائرات والمحطات الأرضية. لكن تفصيلاً واحداً ظلّ بعيداً عن متناول جميع الأجهزة: الكثافة الدقيقة للهواء في قلب الإعصار. وهي التي تحدّد أين سيتجه الإعصار غداً. يتصرّف تدفّق الميونات مثل ترمومتر يقيس حرارة الجسم كله، وليس مجرد منطقة تحت الإبط.

في غرفة بها 80 مستشارًا، كلٌّ يصرخ برأيه، وإذا استمعت للجميع وأخذت المتوسط، فستحصل على فوضى. هكذا الحال مع توقعات النينيو: النموذج ينتج 80 سيناريو للمستقبل، لكن ليست جميعها مفيدة بنفس القدر. بعضها يخطئ أقل، وبعضها أكثر، وبعضها يتحدث عن شيء آخر تمامًا. عادةً ما يحسب المتنبئون متوسط جميع التوقعات الثمانين بأوزان حسب الدقة العامة، لكن هذا مثل إعطاء الكلمة للحكيم وللثرثار على حد سواء.

في مايو 2024، بدت موازين الحرارة في خاليسكو وكأنها فقدت صوابها: في إحدى المحطات، سُجلت درجة حرارة بلغت 38.4 درجة مئوية في 10 مايو، مقتربة بذلك من الرقم القياسي التاريخي المسجل عام 1994. كان الحر شديدًا لدرجة أن نباتات الأغاف المعتادة على اللهيب أبطأت نموها. أما الأمطار التي عادة ما تهطل في يونيو، فقد تأخرت، مما جعل المزارعين يرمقون السماء بقلق.

مترجم يجلس في مفاوضات بين طرفين: المحيط والغلاف الجوي. عادةً ما ينقل المعنى بتأخير ستة أشهر، وفي الربيع يفقد خيط الحديث تمامًا. النموذج الجديد، المسمى CTEFNet، يقوم بالترجمة قبل عامين، ويوضح في الوقت نفسه أي عبارة كانت نقطة التحول.

في عام 2015، حوّلت الأمطار الغزيرة في تشيناي الشوارع إلى أنهار خلال ليلة واحدة. لم تكن المدينة مستعدة: النماذج الموسمية أعطت تحذيرًا باهتًا فقط. والرياح الموسمية ليست نزوة من السماء، بل هي نبض آلة ضخمة تربط المحيطات والقارات. قرر العلماء النظر إلى هذه الآلة ليس عبر المعادلات المألوفة، بل عبر شبكة من 6242 نقطة على الخريطة، حيث كل نقطة هي حساس لدرجة حرارة الهواء.

المترجم في المفاوضات يسمع فقط الكلمات التي قيلت بالفعل، لكنه مع ذلك يخمّن العبارة التالية. هكذا تعمل الطريقة الجديدة للتنبؤ بالنينيو: إنها لا تطلّ على المستقبل، بل تعتمد على الماضي فقط، مثل مستمع أمين. النينيو-التذبذب الجنوبي ENSO هو التذبذب المناخي الرئيسي بين السنوات في المحيط الهادئ الاستوائي.

في قاعة الاجتماعات، لا يستمع المترجم إلى المتحدث فحسب، بل إلى جلبة الأصوات كلها، ملتقطًا من ينظر إلى من، ومن يصمت قبل عبارة مهمة. هكذا تقرأ SEA-ViT المحيط: فهي لا ترى نقاطًا منفردة عند العوامات، بل ترى حقل التيارات بأكمله دفعة واحدة، وكأنه محادثة واحدة للمياه.

تخيّل أوركسترا تعزف بلا قائد. كل مجموعة من الآلات تدخل في لحظتها: أولاً تبدأ آلات النفخ بتقديم اللحن، ثم تنضم الآلات الوترية، وأحيانًا ينفرد إيقاعي غير متوقع. هكذا هو الطقس فوق أمريكا الشمالية: الغلاف الجوي والمحيط واليابسة يتناوبون على أداء الدور الرئيسي عندما يتعلق الأمر بالتنبؤ بأنماط الطقس واسعة النطاق على مدى أسبوع إلى شهرين.

مترجم في قاعة ضخمة لا يسمع جاره فحسب، بل يلتقط الهمس في الزاوية البعيدة، ومن هذه الشذرات يعيد بناء الحوار كاملًا. هكذا تعمل الشبكة العصبية CAS-Canglong: فهي تلتقط الروابط بين الضغط والرياح والحرارة عبر الكوكب، وبناءً عليها تتنبأ بحالة المحيط بعد ثلاثة أشهر. سابقًا، كانت التوقعات للمدى من أسبوعين إلى موسم نقطة ضعف في علم الأرصاد.

راقصان يقفان وجهاً لوجه، لكن لا يرى أحدهما ملامح الآخر. الأول هو الغلاف الجوي، سريع وصاخب، ينسى حركاته خلال أسبوعين فقط. والثاني هو المحيط، بطيء وثقيل، يتذكّر كل لمسة لأشهر. لكي يكتمل الأداء، عليهما أن يتعلّما قيادة بعضهما بالنظر إلى يدي الشريك فقط.

في صيف عام 2023، أظهرت موازين الحرارة حول العالم أرقامًا لم يتوقعها حتى أكثر التوقعات جرأة. ارتفع متوسط درجة حرارة الكوكب بمقدار 1.48 درجة مئوية فوق مستويات ما قبل الثورة الصناعية، وهذه القفزة البالغة 0.17 درجة مئوية حطمت الرقم القياسي السابق، وكأن المناخ فجأة بدّل سرعته.

المترجم في المفاوضات لا يلتقط الكلمات فحسب، بل أيضًا النبرة التي قيلت بها. إذا ركّز على المفردات فقط، فسيغفل السخرية أو التعب في الصوت. وإذا ركّز على النبرة فقط، فسيخطئ في تفاصيل الاتفاق. وفي التنبؤ بالطقس قصة مشابهة: الصور الفضائية تحمل تفاصيل محلية مثل خلايا العواصف الرعدية، وموجات عالمية تمتد عبر المحيط بأكمله. الشبكات العصبية التقليدية، كقاعدة عامة، تختار شيئًا واحدًا.

المترجم في المفاوضات المهمة يبدأ بمجرد تكرار الكلمات، لكنه تدريجيًا يبدأ في توقع ما سيقوله الطرف الآخر. النموذج الجديد للطقس يعمل بطريقة مشابهة: الفيزياء تمنحه الهيكل، والتعلّم الآلي يتعلم من الأخطاء ويملأ الفراغات. ونتيجة لذلك، يتنبأ بظاهرة النينيو، وهي تيار دافئ في المحيط الهادئ يغيّر الطقس في جميع أنحاء العالم، لأشهر مقدمًا.