Como a IA está transformando a previsão do tempo e salvando vidas
A previsão do tempo baseada em dados fortalecida pela IA (inteligência artificial) e o aprendizado de máquina (machine learning) está revolucionando a meteorologia. Esse modelo de previsão supera os modelos tradicionais de meteorologia, que se baseiam na resolução de equações matemáticas complexas que descrevem a física da atmosfera.
"Eles simulam o comportamento da atmosfera ao longo do tempo, utilizando métodos numéricos e exigindo um intenso poder computacional de supercomputadores para obter soluções aproximadas", explica o pesquisador do Inpe (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) Haroldo Campos Velho. Eles são fundamentalmente estáticos e precisam da intervenção humana para incorporar novos conhecimentos e evoluir.
Por outro lado, os modelos baseados em aprendizado de máquina identificam padrões diretamente em grandes conjuntos de dados por meio de algoritmos. Eles aprendem continuamente e conseguem capturar padrões complexos que os modelos tradicionais podem não identificar. Isso é crucial em um cenário de mudanças climáticas e eventos extremos cada vez mais frequentes.
Um supercomputador pode levar horas para processar as equações meteorológicas tradicionais, demandando um alto consumo energético. "Para rodar um supercomputador meteorológico, são necessários mais recursos energéticos do que a usina de Itaipu pode gerar", ressalta Velho. Modelos de IA, no entanto, operam em GPUs (Unidades de Processamento Gráfico) altamente eficientes e entregam previsões em segundos ou minutos.
Um estudo publicado no jornal científico European Geosciences Union em 2023 explica que a inteligência artificial é usada na previsão do tempo há pelo menos 25 anos, mas sua aplicação para substituir completamente os modelos numéricos ganhou força a partir de 2018.
O Centro Europeu de Previsões Meteorológicas, que gerencia o Serviço de Mudanças Climáticas Copernicus (CS3), implementou um sistema de previsão baseado em IA no início de 2024. A tecnologia é usada tanto para gerar previsões quanto para corrigir erros e vieses dos modelos tradicionais, melhorando as análises regionais.
"Com a IA, os usuários poderão interagir diretamente com dados climáticos, fazendo perguntas e obtendo respostas personalizadas", explica Carlo Buontempo, diretor do CS3. "Diante das mudanças climáticas, o passado não é necessariamente uma boa representação do que pode acontecer. Então os governos e entidades estão olhando para os dados climáticos que produzimos para informar melhor suas decisões".
Embora a tecnologia esteja em fase de desenvolvimento no Inpe, Campos Velho diz que seu time de pesquisa provou que os algoritmos de IA superaram os modelos de previsão de precipitação baseados em física em todos os testes realizados. Além disso, o modelo também foi capaz de reproduzir, por meio da previsão inversa, eventos extremos no Brasil, como a chegada da fumaça de queimadas na Amazônia a São Paulo com 13 dias de antecedência.
De milhões salvos à diminuição de emissões de CO2
Em julho de 2024, o programa GraphCast, desenvolvido por uma empresa britânica adquirida pelo Google, previu corretamente que o furacão Beryl atingiria o Texas, enquanto modelos tradicionais apontavam para o México. Essa precisão permitiu medidas preventivas que reduziram danos e salvaram vidas.
Grandes empresas ou startups no mundo todo têm utilizado a tecnologia em suas previsões para diferentes áreas. Nos Estados Unidos, a The Weather Company usa IA para corrigir vieses de modelos tradicionais e aprimorar previsões, especialmente na aviação. "A tecnologia permite prever trajetórias de tempestades e turbulências, ajudando companhias aéreas a evitar riscos", explica John Williams, diretor da empresa.
Na Noruega, a 7Analytics combina dados geológicos e hidrográficos com previsão meteorológica para calcular riscos de inundações em tempo real. "Nosso sistema emite alertas altamente localizados, permitindo respostas mais rápidas", destaca Jonas Torland, diretor comercial da empresa.
No Brasil, a startup Umgrauemeio desenvolveu um sistema de detecção precoce de incêndios usando IA. Com mais de 130 câmeras espalhadas pelo país, o algoritmo reconhece diferentes tipos, tamanhos e formatos de nuvens de fumaça para identificar focos de fogo em estágios iniciais. "Isso possibilita uma resposta rápida, evitando desastres ambientais", diz Antonio Leblanc, diretor de tecnologia da empresa. A startup estima ter evitado a emissão de 18 milhões de toneladas de CO2 desde 2019.
Outra brasileira, a Sipremo, usa IA para prever condições climáticas adversas e infestações de diferentes tipos de pragas. Gabriel Savio, CEO da empresa, dá o exemplo da ArcelorMittal, que reduziu em 90% o uso de inseticidas em plantações de eucalipto com o uso da tecnologia. O sistema identificou uma possível infestação com três semanas de antecedência, e a empresa adotou a prática de inimigo biológico, uma medida "preventiva mais eficiente e sustentável", explica Savio.
Desafios e futuro
Apesar dos avanços, a adoção da IA na meteorologia enfrenta desafios. A precisão dos modelos depende da qualidade dos dados, e eventos climáticos raros são difíceis de prever por falta de informações históricas. "Por exemplo, dados sobre turbulência aérea só estão disponíveis quando aeronaves equipadas voam através dela. E essas rotas são justamente o que nós tentamos evitar", explica Williams.
As mudanças climáticas também representam um desafio para uma tecnologia que se baseia em observação de dados e padrões do passado, diz Buontempo. Mas a vantagem é que é possível incorporar novas variáveis à medida que vivemos novos cenários climáticos, explicam os pesquisadores.
No Brasil, a adesão à tecnologia ainda é limitada, destaca Savio, com empresas e órgãos enfrentando dificuldades para investir em prevenção e adaptação. A burocracia também é um obstáculo para a integração com governos locais.
3 comentários
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Arthur Eduardo Freitas Heinrich
130 câmeras? A área total sob jurisdição do Brasil é de 22 milhões de Km2. Todo o esforço é válido. Mas, para que seja relevante, do ponto de vista público, deve abranger muito mais do que o quintal de casa.
Marcos Sebastião dos Santos
Parem de endeusar um algoritmo, o nomeando como uma entidade suprema. Os medíocres acreditam. É mais um avanço tecnológico que vai ser seguido por outros. É mais um passo e só isto. É tinta, é tela, é cinema, é tomografia... e vamos caminhando.
Jane Tadeu da Silva
Estão de Parabéns esses pessoal de Previsão do Tempo no País, desde o ano passado eles com suas previsções vem abrandando que a natureza provoque tragédias, como estava acontecendo desde 2024, e através deles as pessoas já se previnem e tomam as suas medidas de se protegerem e sairem do perigo que é a época de Chuvas Torrenciais, ai vem o Prefeito daqui da Capital ironizando as previsões, como se fossem pra atacar ele, que não cuida da cidade em vista de sujeira que ajuda provocar enchentes, vide o que ele falou na Paulista, quer brigar contra ciencia que o perfil dele, portanto parabenizo esse Servidores que estão prevendo com qualidade as suas previsões.