Extrema översvämningar över det kontinentala USA är förknippade med fyra breda atmosfäriska mönster, en maskininlärningsbaserad analys av upptäckta extrema översvämningar.

Forskare analyserade relativt sällsynta översvämningar i USA, med hjälp av en maskininlärningsalgoritm för att placera översvämningarna i grupper baserat på atmosfäriska mönster som händer samtidigt. De fann att tropisk fuktexport, tropiska cykloner, Lågtryckssystem och smältande snö är de primära mönstren förknippade med extrema översvämningar.

Resultaten publiceras i Vetenskapliga rapporter . Dr Hamid Moradkhani, Alton N. Scott begåvad professor i teknik och chef för Center for Complex Hydrosystems Research vid University of Alabama, är medförfattare på tidningen.

"Detta är första gången som atmosfäriska mönster har kopplats till extrema översvämningar på ett automatiserat sätt på kontinental skala, sa Moradkhani.

Huvudförfattare på tidningen är Dr Katherine E. Schlef, en postdoktor vid Consortium of Universities for the Advancement of Hydrologic Science i Cambridge, Massachusetts, som arbetade nära Moradkhani och Dr. Upmanu Lall, från Columbia University.

"Vi är mycket glada över de insikter om översvämningar och atmosfärisk cirkulation som vi har fått från denna forskning, och vi ser fram emot att ytterligare utforska hur dessa insikter kan vara användbara för översvämningsriskbedömningar och förvaltningssamhällen, sa Schlef.

Forskarna utvecklade en interaktiv webbplats med detaljerad information om extrema översvämningar över hela den kontinentala USA

"Webbplatsen är öppen för alla att komma åt, och vi hoppas att det kommer att användas i stor utsträckning av en mängd olika byråer och individer, sa Moradkhani.

Resultaten av denna analys ger värdefulla insikter för förbättrad förberedelse och hantering av översvämningsrisker. Till exempel, de fyra huvudkategorierna av atmosfäriska mönster skulle kunna vägleda förbättringar av väderprognosmodeller för att förbättra översvämningsförutsägelser, förvaltning av vattenresurser och krisberedskap.

"Att veta var extrema översvämningar tenderar att inträffa samtidigt över en stor region visar var det skulle vara fördelaktigt att utforma översvämningskontrollstrukturer som står för både den vanliga översvämningssäsongen och en extrem översvämningssäsong som inträffar vid en annan tid på året, sa Moradkhani.

Forskarna använde självorganiserande kartor, en typ av konstgjorda neurala nätverk som utför oövervakad klustring, för att identifiera dominerande atmosfäriska cirkulationsmönster förknippade med extrema översvämningar över hela USA

Processen fann 12 cirkulationsmönster grupperade i fyra breda kategorier. Brett, Resultaten visade att stora händelser vanligtvis inträffar i västra och centrala USA på grund av export av tropisk fukt och i östra USA på grund av tropiska cykloner.

Med datan, väderprognosmakare och förvaltare av vattenreservoarer, tillsammans med räddningspersonal, kan bättre förbereda sig för extrema översvämningar som har en sannolikhet att inträffa samtidigt som de dominerande atmosfäriska mönstren.