Защита в ИПФ: Алексей Селезнев
Сегодня о своей работе нам расскажет младший научный сотрудник лаборатории разработки и тестирования климатических моделей ИПФ РАН Алексей Селезнев.
Свою кандидатскую диссертацию он защитил в Институте прикладной физики 12 декабря 2022 года.
Тема: «Развитие методов эмпирической реконструкции распределённых систем с внешними воздействиями и их приложение к исследованию динамики явления Эль-Ниньо»
Специальность: Радиофизика
- Почему ты выбрал эту тему для исследования?
- В 2014 году я заканчивал бакалавриат факультета Высшая школа общей и прикладной физики ННГУ и думал над темой дальнейшей научной работы в магистратуре. Выбирал между несколькими направлениями, но в итоге оказался в отделе физики атмосферы и микроволновой диагностики ИПФ РАН, который возглавляет профессор Александр Маркович Фейгин.
Наша научная группа занимается разработкой методов эмпирической реконструкции динамических систем, т.е. построения их моделей напрямую по данным наблюдений. Эмпирический подход к моделированию актуален в ситуации, когда имеющейся информации о физических механизмах, лежащих в основе исследуемой системы, недостаточно для построения достаточно адекватной модели из первых принципов. Такая ситуация характерна для сложных систем - климата, живых систем, а также социоэкономических систем.
Методы, которые мы развиваем, являются достаточно общими и их можно применять для исследования динамических систем из разных областей науки. Во многом поэтому я и выбрал данное направление, поскольку для меня важно постоянно расширять научный кругозор, а не замыкаться в какой-то одной области исследований.
- Как проходили твои исследования? Какие методы ты использовал?
- Мои исследования связаны с активным использованием методов теории вероятностей и математической статистики, нелинейной динамики, а также алгоритмов машинного обучения. На практике эти алгоритмы реализуются через написание компьютерных кодов, для эффективной работы которых используются в том числе высокопроизводительные вычислительные кластеры.
- К какому результату ты пришёл?
- Основные результаты связаны с исследованиями динамики явления Эль-Ниньо. Это проявляется как сильные аномалии (т.е. отклонения от среднеклиматической нормы) поверхностной температуры воды на огромной площади в центральной и восточной части экваториального Тихого океана и влияет на погодные условия по всей Земле. Одна из нерешенных проблем связана с существованием так называемого весеннего барьера предсказуемости, который существенно осложняет внутригодовой прогноз Эль-Ниньо с помощью современных моделей. На основе анализа данных давления на уровне моря и теплосодержания океана мы выявили предикторы, которые позволяют снизить весенний барьер предсказуемости и существенно улучшить качество внутригодового прогноза Эль-Ниньо.
- Какие у тебя есть дальнейшие планы на свои исследования? Какой темой планируешь заниматься дальше?
- В ближайших планах усовершенствовать созданную в нашем отделе эмпирическую прогностическую модель явления Эль-Ниньо с учетом полученных в диссертации результатов. В 2019 году эта модель (под названием «IAP NN» - Институт прикладной физики, Нижний Новгород) была включена в пул ведущих мировых моделей Эль-Ниньо, прогноз которых публикуется институтом физики Земли при Колумбийском университете (США). На сегодняшний день это единственная российская модель в данном пуле.