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:

Фото сотрудников лаборатории агротехнологий «Вилга» Отдела комплексных научных исследований КарНЦ РАН
15 апреля 2024
Сотрудники лаборатории агротехнологий «Вилга» изучают запасы и потоки углерода в агроландшафтах

Карельские ученые занимаются оценкой цикла углерода на осушенных торфяных почвах. Исследование таких агроландшафтов является важной задачей для понимания углеродного баланса и других экологических процессов на территориях с разным типом землепользования. Работа ведется в рамках ВИП ГЗ «Единая национальная система мониторинга климатически активных веществ»*
Сергей Коломейчук, старший научный сотрудник лаборатории генетики Института биологии КарНЦ РАН
12 апреля 2024
Вечерний синий свет вредит здоровью человека

Ученые установили, что воздействие синего спектра света перед сном приводит к увеличению уровня гормона стресса кортизола и риску ожирения из-за нарушения циркадных ритмов. Статья российского коллектива исследователей опубликована в престижном международном журнале Biology. Среди авторов — Сергей Коломейчук, старший научный сотрудник лаборатории генетики Института биологии КарНЦ РАН. Вместе со специалистами Тюменского государственного медицинского университета он участвует в проекте «Свет Арктики». Ученые разрабатывают и внедряют научно-обоснованные технологии автоматически настраиваемого освещения в жилых помещениях и на рабочих местах в районе Крайнего Севера.
Лишайник Лобария легочная. Фото: Виктория Швецова, Служба научных коммуникаций КарНЦ РАН
10 апреля 2024
В День экологических знаний в КарНЦ РАН расскажут о Красной книге

15 апреля в 16.00 в Карельском научном центре РАН пройдет тематический лекторий, посвященный Красной книге Карелии и презентация уникальной коллекции одежды и аксессуаров, посвященных редким растениям, животным и грибам. Дизайнеры Маарит Рожина и Алена Савичева представят свои изделия и прочтут лекцию про апсайкл — способ создания новых вещей из уже существующих, не использующихся по назначению.
XXIII Международный форум «Экология большого города».Фото: ООО "Экспофорум-Интернейшнл"
9 апреля 2024
Генеральный директор КарНЦ РАН выступила на форуме «Экология большого города» в Санкт-Петербурге

В Санкт-Петербурге прошел XXIII Международный форум «Экология большого города». Главной темой этого года стала защита особо охраняемых природных территорий (ООПТ). Генеральный директор КарНЦ РАН Ольга Бахмет приняла участие в обсуждении развития системы экологического мониторинга и реализации крупных климатических проектов в России. Руководитель Центра представила два доклада: о мониторинге природных экосистем на территории нашего региона и работе карельских ученых в рамках создания «Российской системы климатического мониторинга» (важнейший инновационный проект государственного значения, ВИП ГЗ*).
8 апреля 2024
«Каменные тайны» Карелии представлены в Национальной библиотеке

7 апреля в День геолога в Национальной библиотеке Карелии открылась выставка «7 камней Карелии, которые должен знать каждый». Экспозицию, посвященную природным «брендам» региона, подготовили ученые Института геологии КарНЦ РАН. Кроме того, научные сотрудники провели лекторий и серию мастер-классов для детей и взрослых. Научно-популярные мероприятия в библиотеке запланированы на весь апрель.