Новости
НИС "Академик Мстислав Келдыш" в Баренцевом море. Фото: Алексей Толстиков / ИВПС КарНЦ РАН
16 мая 2023
Российские ученые создают систему моделирования и прогнозирования климата в Арктике

Систему моделирования и прогнозирования климата в Арктике создают ученые Карельского научного центра РАН и Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова в рамках крупного федерального проекта. Сейчас ведется разработка численной модели Северного Ледовитого океана и его атмосферы. Такая система необходима для планирования крупных инвестиционных проектов, зависящих от возможных последствий изменения климата.
Карельский научный центр РАН и Главная геофизическая обсерватория (г. Санкт-Петербург) работают над созданием многоцелевой системы моделирования и прогнозирования регионального климата в Арктике, которая необходима для управления экологическими и климатическими рисками в России и прилегающих территориях и акваториях.

Работа ведется в рамках важнейшего инновационного проекта государственного значения (ВИП ГЗ) «Единая национальная система мониторинга климатически активных веществ». Со стороны Карельского научного центра РАН в разработке участвуют сотрудники Института прикладных математических исследований (ИПМИ) и Института водных проблем Севера (ИВПС).

Ученые создают совместную цифровую модель всего Северного Ледовитого океана со льдом и атмосферой. Она, в частности, сможет давать сценарии, что будет происходить в Арктике при изменении того или иного климатического фактора. Например, как будет таять лед при дальнейшем потеплении климата.

– Численная модель — один из способов изучения реальности. Например, что происходит в океане? Там есть течения, горизонтальные и вертикальные. У воды есть соленость и есть температура, они меняются. Меняется уровень моря. В море стекает пресная вода рек, попадают осадки. Воду приводит в движение ветер. Она испаряется с поверхности. Возникает и тает лед, при этом соль вытесняется в воду или, наоборот, вода распресняется. Рассчитать все это — и есть задача численного моделирования океана, – пояснил старший научный сотрудник лаборатории моделирования природно-технических систем ИПМИ КарНЦ РАН Илья Чернов.

Старший научный сотрудник лаборатории моделирования природно-технических систем ИПМИ КарНЦ РАН Илья Чернов
Старший научный сотрудник лаборатории моделирования природно-технических систем ИПМИ КарНЦ РАН Илья Чернов

Создание системы началось в 2022 году. Для старта ученые имели серьезный задел. В Главной геофизической обсерватории разработана и успешно применяется модель атмосферы Арктики. Модель Северного ледовитого океана со льдом FEMAO в России была создана в начале 2000-х годов доктором физико-математических наук Николаем Яковлевым из Института вычислительной математики им. Г.И. Марчука РАН. У карельских ученых накоплен большой опыт работы с ней: с 2011 года они работают над численной моделью Белого моря JASMINE, адаптировав FEMAO к особенностям водоема.

– Нам необходимо модернизировать и объединить эти две модели – атмосферы и океана – так, чтобы они успешно обменивались данными. Только тогда можно будет делать достоверные прогнозы. Но это непросто. Модели созданы в разных координатных системах. Кроме того, у них не совпадают географические границы. Эти и другие проблемы мы и пытаемся сейчас решить, – рассказал Илья Чернов.

По словам руководителя лаборатории географии и гидрологии ИВПС КарНЦ РАН Алексея Толстикова, в географии существуют различные подходы к выделению даже отдельных морей в Арктике.

– Например, в Северной Атлантике три моря – Норвежское, Гренландское и Ирмингера – часто определяют как одно (море GIN). Мы решили рассматривать их отдельно. В целом мы уже пришли к консенсусу, какую акваторию и каким образом мы рассматриваем. Теперь предстоит техническая работа по заданию границ между морями. Особенно сложны для моделирования жидкие границы, когда одно море переходит в другое, – добавил Алексей Толстиков.

В проекте ученый занимается верификацией: сравнивает, как данные моделирования согласуются с данными измерений, собранными в ходе различных экспедиций и полевых работ, а также с информацией, полученной спутниковыми методами исследования.

Руководитель лаборатории географии и гидрологии ИВПС КарНЦ РАН Алексей Толстиков
Руководитель лаборатории географии и гидрологии ИВПС КарНЦ РАН Алексей Толстиков

– Когда данные моделирования и измерений не совпадают, мы ищем ошибку: где-то динамика течения получается выше, где-то границы или речной сток заданы не совсем точно, где-то завышена толщина льда. Мы смотрим, с чем это связано, работаем над тем, чтобы устранить причины и улучшить результат, – рассказал Алексей Толстиков.

Эта технология уже отработана карельскими учеными на численной модели Белого моря. Опыт оказался успешным – корректность работы системы JASMINE доказана. Так, сейчас ученые параллельно занимаются созданием численной модели беломорского льда, и в ноябре 2022 года они сверили ее работу со спутниковыми наблюдениями. В результате данные моделирования оказались сопоставимыми с реальными.

Финальным этапом федерального проекта станет внедрение объединенной модели в структуру сезонных и сценарных климатических прогнозов. Эта работа важна для планирования и реализации крупных инвестиционных проектов, результат которых зависит от оценок долгосрочных изменений климата в регионах. Многим отраслям экономики также приходится адаптироваться к климатическим изменениям – система моделирования позволит заблаговременно учесть факторы риска. Наконец, численные модели водных объектов помогают установить зоны антропогенного воздействия и предсказать последствия возможных экологических катастроф.

Фото: Алексей Толстиков, Мария Дмитриева / КарНЦ РАН

Смотрите также:

С Днем Победы!
Виртуальная выставка "Путь к Победе"
7 мая 2025
Судьбы ученых-фронтовиков, архивные документы и редкие письма на карельском языке представлены на виртуальной выставке КарНЦ РАН

Карельский научный центр РАН представил виртуальную выставку "Путь к Победе", посвященную 80-летию Победы в Великой Отечественной войне. На ней можно узнать о судьбах ученых, служивших в рядах Красной армии в 1941–1945 годах, познакомиться с материалами из Научного архива КарНЦ РАН – фотографиями встречи Онежской флотилии и документами, отражающими работу исследователей в военные годы. Отдельный раздел посвящен результатам Марафона писем на карельском и вепсском языках, в ходе которого сотрудники ИЯЛИ КарНЦ РАН собрали редкие фронтовые весточки.
Алексей Паршуков, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института биологии КарНЦ РАН, руководитель исследования
28 апреля 2025
Карельские биологи успешно протестировали метод обнаружения гельминтов у рыб по наличию их ДНК в воде

Специалисты Института биологии КарНЦ РАН впервые в республике опробовали метод анализа ДНК окружающей среды (e-DNA) для обнаружения модельного паразита рыб в зоне влияния форелевых хозяйств. Это особенно важно в связи с распространением рыбоводческих ферм, использующих практику перевозки посадочного материала (мальков) из одних водоемов в другие, что грозит появлением в озерах новых паразитов. Сегодня, чтобы выявить зараженность, необходимо поймать и обследовать рыбу, причем для точного результата требуется как минимум 15 особей. Это может быть затруднительно в естественных условиях и затратно в садковых. Диагностическая система e-DNA позволяет обнаруживать присутствие паразитов непосредственно в пробах воды.
Мария Владимировна Кошелева
28 апреля 2025
Поздравляем младшего научного сотрудника Института языка, литературы и истории КарНЦ РАН Марию Кошелеву с успешной защитой кандидатской диссертации!
Старший научный сотрудник ИПМИ КарНЦ РАН Екатерина Костикова. Фото: Игорь Георгиевский / КарНЦ РАН
27 апреля 2025
Эксперименты с числами: как математика влияет на водородные технологии?

Работа математиков помогает специалистам в области водородного материаловедения моделировать различные ситуации и условия эксплуатации материалов. Такие исследования сокращают расходы на проведение натурных испытаний и приводят к совершенствованию математического аппарата и развитию новых технологий. Небольшая группа ученых из Карелии сосредоточила свои усилия на том, чтобы с помощью математики совершенствовать разработки, связанные с водородной энергетикой. Подробнее об этом рассказала корреспонденту «Научной России» старший научный сотрудник ИПМИ КарНЦ РАН Екатерина Костикова.