Din smartphone kan forudsige voldsomt vejr

DMI’s prognoser kan blive endnu mere præcise ved hjælp af smartphones. Smartphones kan nemlig måle lufttryk og på den måde registrere voldsomme og pludseligt opståede vejrtyper som f.eks. skybrud.

Nederst i lommeulden bærer de fleste af os rundt på et kompliceret stykke teknologi - vores smartphones. Og netop disse telefoner kan få stor betydning for, hvor præcist fremtidens vejrudsigter kan forudsige f.eks. skybrud.

Gennem det sidste år har ph.d.-studerende ved DMI Kasper Stener Hintz fået 160.000 målinger af lufttryk ind om dagen ved at udnytte, at de fleste telefoner i dag fødes med trykmålere. Gennem en app har han indsamlet de store mængder data om atmosfæren, som kan få præcisionen i vejrudsigten til at nå nye højder.

Fanger farligt ud-af-det-blå-vejr

Vejrmodellerne er i dag relativt præcise, men de kan have svært ved at fange pludseligt opstående ændringer. Det er især her, de crowdsourcede data kan hjælpe, fortæller Kasper Stener Hintz:

”Der, hvor man virkelig vil vinde noget med målinger fra smartphones, er i korttidsprognosen – det vil sige 6-12 timer frem. Vi vil kunne opdage langt flere af de såkaldte ud-af-det-blå-vejrtyper. Det er typisk voldsomt vejr som skybrud, tordenbyger og de kraftige vindstød, som kan komme i forbindelse med det.”

Målinger fra smartphones er meget anvendelige, da der er så mange af dem. Tætheden gør, at selv små ændringer i vejrmønstrene kan registreres.

”Med så store mængder data, som dem man kan få ind med smartphones, begynder vi at se nogle strukturer, som vi ikke hidtil har kunnet se,” forklarer Kasper Stener Hintz.

Et tilsvarende antal observationer vil aldrig kunne lade sig gøre med autoriserede målestationer, da det vil være dyrt at etablere så mange stationer. Derudover får man med den nye metode målinger fra steder, hvor der ikke ellers er opstillet almindelige målestationer. F.eks. får man dobbelt så mange målinger ind fra Tasiilaq i Grønland ved hjælp af smartphone-målinger, som uden.

En lufttryksmåler, som den der sidder i en smartphone.

Det gyldne rektangel i midten af billedet er en lufttryksmåler. Det er sådan en, som sidder i alle smartphones.

Lufttryksmåleren fungerer som en mikroskopisk badevægt

De fleste smartphones har i dag indbyggede lufttrykmålere. Lufttrykket ændrer sig i forhold til hvilken højde, du befinder dig i og kan derfor f.eks. bruges til at bestemme højdeprofilen på den løberute, som du registrerer med din trænings-app.

En trykmåler fungerer som en mikroskopisk badevægt. Den måler vægten af luftsøjlen lige over den. Jo større tætheden af partikler i luften er, jo tungere er luften, og jo højere siger man, at lufttrykket er.

Der er flere grunde til, at lufttryk er en vigtig størrelse at have styr på, når der skal laves vejrudsigter, forklarer Kasper Stener Hintz:

”Lufttryk er en af de største faktorer for, hvordan atmosfæren opfører sig og dermed hvilket vejr, vi får. Derudover er lufttryk den eneste variabel, som siger noget om atmosfæren helt nede fra jordoverfladen og op.” Jo flere målinger af lufttryk, som DMI’s vejrmodeller har at arbejde med, jo mere præcise vejrudsigter kan meteorologerne udforme.

Kvalitetskontrol med kunstig intelligens

Men er målinger fra smartphones nu rigtig pålidelige? Hvad hvis man har haft tabt sin telefon, så sensoren er gået i stykker, eller man sidder på 3. sal? Svaret er at jo, én måling fra en smartphone er ikke lige så pålidelig som én måling fra en officiel målestation. Der er behov for kvalitetssikring af observationerne fra f.eks. din iPhone, men det er der flere greb til. Ét af dem er kunstig intelligens.

Kunstig intelligens, eller AI, er simpelt forklaret et statistisk system, som i nogen tilfælde er så komplekst, at vi ikke præcis kan sige, hvordan det fungerer. Man arbejder med det ved at skrue og dreje på små knapper for at optimere det til at give den bedst mulige løsning af en given opgave.

I denne sammenhæng bruges kunstig intelligens til at finde mønstre i, hvordan der kan være en bestemt usikkerhed forbundet med målinger fra f.eks. en bestemt smartphone eller en bestemt lokation i landet.

Graf over lufttryksmålinger fra to smartphones sammenholdt med målinger fra en DMI-målestation.

Lufttryksmålinger fra en iPhone (blå linje) og en android-telefon (grøn linje) sammenholdt med en DMI målestation (rød linje). Der er en tydelig bias, men forløbene er meget ens. AI kan hjælpe med at korrigere for biasen. Hintz, K. S., H. Vedel, and E. Kaas (2019). Collecting and Processing of Barometric Data from Smartphones for Potential Use in NWP Data Assimilation. Meteorological Applications.

Datastreaming er det nye sort

160.000 målinger om dagen kan lyde af meget, men det er ingenting i forhold til, hvis proceduren med at indsamle målinger fra smartphones for alvor bliver almen praksis. Der er dog fysiske begrænsninger for, hvor al denne data kan gemmes, og når målingerne oven i købet skal være tilgængelige for vejrmodeller og meteorologer med meget kort forsinkelse, sættes der store krav til it-systemerne.

”I dag gemmer man stort set al data. Det giver mening ud fra et forskningsmæssigt perspektiv, men hvis vi skal udnytte de store antal målinger, som vi kan få gennem crowdsourcing, bliver vi nødt til at vænne os til tanken om at streame data. En observation skal som udgangspunkt komme ind, bruges og derefter kasseres,” uddyber Kasper Stener Hintz.

Kunstig intelligens er en vigtig medspiller, da kan sortere dårlige data fra med det samme, så det bagefter kun er de gode data, der skal føres fra telefon til meteorolog.

Pt. er Kasper Stener Hintz’ projekt det førende i Europa inden for opsamling af lufttryksmålinger fra smartphones. Hvis metoden spreder sig globalt, vil det kunne resultere i mere præcise vejrudsigter ikke bare for næste dag, men for de næste uger.   

Din smartphone kan derfor blive et vigtigt instrument for fremtidens vejrudsigter og komme til at bidrage til både præcision og sikkerhed.

NB: Dataindsamlingen foregår udelukkende med brugernes samtykke.

Fakta

  • Ved jordoverfladen er lufttrykket på globalt plan i gennemsnit ca. 1013 hPa (hektopascal).
     
  • For hver 8 meter, man bevæger sig opad, falder lufttrykket med 1 hPa, og omvendt stiger lufftrykket, hvis man bevæger sig nedad.
     
  • Til kvalitetssikring af data benytter projektet udover kunstig intelligens også Danmarks højdemodel, så man via GPSkoordinator ved, hvor højt eller lavt terrænet er der, hvor en måling er foretaget.
     
  • Kvalitetssikring foretages også ved hjælp af de store tals lov, som går ud på, at hvis man tager gennemsnittet af et stort antal målinger, er usikkerheden på gennemsnittet markant mindre end usikkerheden for de enkelte målinger.
     
  • Crowdsourcing betyder, at man indsamler inputs i form af f.eks. materielle ting, information eller idéer fra en som regel åben og relativt udefineret gruppe af individer – oftest internetbrugere.
 

     

Af Kasper Stener Hintz og Lærke Krogaard Hansen
10. maj 2019

Følg DMI på Twitter og Instagram
Hent vores app til iPhone eller Android
Se DMI's nyhedsarkiv