IA criada na USP prevê rota e intensidade de tempestades até 30 minutos antes

Uma ferramenta de inteligência artificial desenvolvida na Universidade de São Paulo (USP) consegue prever para onde uma tempestade está seguindo, qual área poderá atingir e com que intensidade deverá chover nos próximos 30 minutos. Batizado de TITAN-LSTM, o sistema combina informações de radares meteorológicos com uma rede neural e atualiza as previsões a cada cinco minutos, com a vantagem de poder funcionar até mesmo em computadores convencionais.

A tecnologia foi desenvolvida por Andrea Salome Viteri López, pós-doutoranda do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG-USP), com apoio da Fapesp. A proposta é melhorar o chamado nowcasting, previsão de curtíssimo prazo particularmente importante quando poucos minutos podem fazer diferença para emitir alertas, interditar vias ou retirar pessoas de áreas de risco.

O sistema combina duas tecnologias. O TITAN identifica individualmente as tempestades e calcula informações como área, intensidade, direção e velocidade. Esses dados são enviados à LSTM, uma inteligência artificial capaz de analisar a evolução recente do fenômeno para estimar como ele deverá se comportar nos minutos seguintes.

Mais de 32 mil tempestades entraram na análise

Para desenvolver a ferramenta, os pesquisadores utilizaram dados registrados entre 2016 e 2019 por um radar instalado em Biritiba Mirim, na Região Metropolitana de São Paulo, que realiza uma nova varredura a cada cinco minutos.

Mais de 32 mil tempestades foram inicialmente analisadas. Depois da aplicação de critérios para selecionar fenômenos que pudessem ser acompanhados durante todo o ciclo, 439 foram utilizadas no desenvolvimento, sendo 307 destinadas ao treinamento da inteligência artificial e 132 reservadas para testar as previsões.

Nos primeiros minutos, o índice de acerto para prever a área da chuva passou de 0,2 no método tradicional para aproximadamente 0,7 com a abordagem híbrida, enquanto os falsos alarmes caíram quase 70%. A incerteza aumenta conforme a previsão avança, chegando a um erro de aproximadamente 3 a 4 milímetros por hora na intensidade da chuva aos 30 minutos.

Sistema pode funcionar em um notebook

Um dos diferenciais está na capacidade computacional necessária. Em vez de processar grandes sequências de imagens completas dos radares, a inteligência artificial trabalha com informações numéricas extraídas de cada tempestade.

O treinamento utilizado no estudo levou cerca de 20 minutos em um computador convencional. Segundo os pesquisadores, o software pode ser instalado em notebooks e adaptado a diferentes radares, desde que consideradas as características de cada equipamento.

Essa simplicidade pode ampliar a aplicação da tecnologia em sistemas de prevenção de desastres. Ao antecipar a trajetória, a intensidade e a área atingida pela chuva, a ferramenta poderá fornecer informações para avaliar riscos de alagamentos, inundações e aumento rápido da vazão de rios.

Próximo desafio são tempestades que se dividem ou se encontram

Nesta primeira etapa, o TITAN-LSTM foi desenvolvido para tempestades que podem ser acompanhadas individualmente durante seu ciclo, sem se fundirem com outras ou se dividirem em diferentes células.

Os pesquisadores agora trabalham para incluir justamente esses fenômenos mais complexos. A perspectiva é adaptar a ferramenta a outros radares e permitir que as previsões sejam futuramente compartilhadas com órgãos responsáveis por alertas e prevenção de desastres em diferentes regiões do Brasil.