| Аннотация |
В проекте 2022 были разработаны новые нелинейно-динамические методы эмпирического (по данным наблюдений) моделирования и исследования как тропических, так и внетропических климатических систем. В частности, были достигнуты существенные продвижения в задачах выделения долгоживущих режимов циркуляции атмосферы средних и полярных широт и анализа их динамических и статистических свойств, в детектировании связей между климатическими подсистемами, в эмпирическом моделировании климатических процессов. Были найдены ключевые моды климатической изменчивости в тропическом и внетропическом поясах на различных временных масштабах, показаны и проинтерпретированы взаимодействия между ними. При этом был задействован и развит инструментарий эмпирического моделирования, охватывающий скрытые марковские модели, эффективные для выделения и исследования метастабильных режимов динамики, модели в форме искусственных нейронных сетей различного типа, используемых для прогноза и симуляции климатической динамики, а анализа взаимодействий между подсистемами. Cозданный методический задел и полученные результаты исследования указанных климатических систем, позволяют на данном этапе ставить более амбициозную задачу -- построение системы межсезонной предсказуемости погодно-климатических аномалий в средних широтах по данным. Решение этой задачи предполагает нелинейное моделирование собственной изменчивости климатической системы средних и полярных широт, а также ее взаимодействий с длинномасштабными климатическими модами, в том числе и главным образом тропического происхождения, при учете внешних воздействий (форсингов). Эта задача направлена на понимание и исследование предсказуемости низкочастотной изменчивости атмосферы, в основе которой лежит сложная нелинейная динамика взаимодействующих атмосферы, океана и льдов, и которая остается плохо изученной компонентой изменчивости климата. Последнее обстоятельство приводит, в частности, к плохой информативности существующих прогнозов погодных аномалий на предстоящий сезон. Использование статистически эффективных представлений оператора эволюции системы и мер причинности, предлагаемых к разработке и использованию в запланированных исследованиях, позволят выделить из данных и численно смоделировать доминирующую структуру динамической системы, лежащей в основе изменчивости этой сложной динамики. Это углубит понимание механизмов низкочастотной изменчивости атмосферы, позволит оценить взаимодействия ее компонент на разных временных масштабах и понять перспективы увеличения точности и дальности межсезонных и межгодовых прогнозов климата. Запланированные результаты также внесут большую ясность в активно решаемые в настоящее время актуальные проблемы -- описание взаимодействий мод полярного стратосферного вихря с аномалиями циркуляции в тропосфере, взаимного влияния состояния морского льда в Арктике и режимов погоды, механизмов влияния тропических межгодовых и декадных мод на циркуляцию в средних и полярных широтах. Проект носит междисциплинарный характер, поскольку находится на стыке нелинейной динамики, моделирования динамических систем, вычислительной математики и науки о климате. Решение описанных задач обеспечит существенные продвижения как в области эмпирического моделирования и анализа причинных связей в сложных системах, так и в понимании структуры связей в климатической системе и их моделировании.
|
