Климат на Земле в последние годы меняется и становится все более капризным и непредсказуемым. Ученые ищут способы изучения и прогноза атмосферных явлений. В институте природно-технических систем больше двух лет функционирует модель долгосрочного прогнозирования среднемесячных аномалий основных метеорологических характеристик для Севастополя, а также климатических явлений экстремальных фаз Эль-Ниньо – южного колебания. Познакомиться с ее данными можно на сайте«Проект сезонных прогнозов». Модель, которая подсказывает прогноз погоды на ближайшие месяцы, была запущена в 2022 году научным сотрудником Лаборатории крупномасштабного взаимодействия океана и атмосферы и изменений климата Института природно-технических систем Андреем Лубковым. В основе алгоритма модели лежит один из методов искусственных нейронных сетей. «Алгоритм модели условно можно поделить на три ключевых шага. На первом этапе с некоторым временным сдвигом анализируются статистические связи между глобальными метеорологическими и океанологическими полями и моделируемой величиной. На втором — приходят индексы , которые подаются на вход модели. В ее основе лежит обычная линейная нейронная сеть с учителем. Модель обучается с использованием фрагмента входных данных. На третьем этапе выбирается 20 наилучших нейронных сетей, которые затем объединяются путем простого вычисления средних значений функций, а качество моделирования оценивается на контрольном фрагменте данных», — рассказал автор идеи Андрей Лубков.
Особенностью предложенного метода является особый подход к взаимодействию входных индексов и нейронной сети. Дело в том, что, если на вход нейронной сети подавать все индексы сразу, результат моделирования будет неудовлетворительным, поэтому в предложенном методе рассчитывается множество нейронных сетей с разным количеством входных индексов.
В режиме реального времени на сайте можно наблюдать прогноз среднемесячной температуры воздуха в Севастополе, а также экстремальных величин суточных температур внутри месяца и осадков в районе горы Ай-Петри. Почему именно в этом районе? Осадки на Ай-Петри являются основным источником пополнения Чернореченского водохранилища. Заблаговременный прогноз этих осадков может предупредить о возможном дефиците водных запасов. Модель способна прогнозировать почти любой параметр линейно, или, нелинейно связанный с атмосферой и океаном. Основное условие для прогноза – длина прогнозируемого ряда, которая должна быть не менее 60 лет наблюдений, это необходимый минимум для обучения нейронной сети и вывода о применимости модели на независимом отрезке данных. Некоторые из перечисленных прогнозов в будущем будут добавлены на сайт. Умная и дальновидная модель сделала прогноз и на ближайшие месяцы, так, например, лето 2024 год будет жарким, а сентябрь холодным. А вот октябрь порадует своим теплом. Данную информацию можно учитывать, например, при планировании в сельском хозяйстве, дорожно-транспортных работах и т.д.