МЕГАГРАНТЫ

Лаборатория моделирования климатических систем (POSTERIOR LAB)

О лаборатории

Наименование проекта Новые подходы к исследованию климатических процессов и прогнозу экстремальных явлений

Ссылка на сайт лаборатории

№ договора:
14.Z50.31.0033

Наименование ВУЗа:
ФГБУН Институт прикладной физики Российской Академии Наук

Области научных исследований:
науки о земле и смежные экологические науки

Цель проекта:

Разработка и применение новых подходов к моделированию и прогнозированию климатических процессов.

Задачи проекта:

Краткосрочное и долгосрочное прогнозирование климатических процессов в масштабах отдельных регионов, а также всей планеты.

В проекте разрабатывается целый ряд новых методов и алгоритмов моделирования и прогноза климата. Они имеют фундаментальное значение для прикладной математики (в области обработки, моделирования и прогноза высокоразмерных временных рядов) и практическую пользу для прогнозирования динамики различных климатических явлений, включая предсказание экстремальных событий — засух, наводнений, штормов и т. п.
Существующий подход к моделированию климатических систем состоит в численном анализе сложных систем уравнений, таких как модели общей циркуляции атмосферы и океана. При данном подходе невозможно учесть все действующие факторы, а результаты работы сильно зависят от начальных и граничных условий.
Принципиально иной подход намерены развивать в лаборатории ИПФ. Прогнозирование будет вестись на основе эмпирических моделей, полученных из непосредственного анализа пространственно-временных зависимостей определенных параметров климатической системы.

Ведущий учёный

image preview 

ФИО: Куртц Юрген Герберт Густав

 

Ученые степень и звание:
Доктор по специальности «теоретическая физика», профессор

Занимаемая должность:

Руководитель направления междисциплинарных исследований в Потсдамском Институте исследования климатических изменений и их последствий (Германия),
Заведующий Кафедрой нелинейной динамики в Институте Физики Гумбольдтовского Университета в Берлине (Германия),
Почетный профессор Кафедры сложных биологических систем в Институте сложных систем и математической биологии в Королевском Колледже Абердинского Университета (Великобритания)

Области научных интересов:

Приложение методов нелинейного анализа к решению задачи моделирования климатических процессов — одной из актуальных проблем в науках о Земле.

Научное признание:

Президент в Европейском геофизическом союзе в области нелинейных процессов в геофизике (2000–2005 гг.).
Спикер международной программы подготовки молодых ученых в области теории сложных сетей, совместный проект Германии и Бразилии (с 2011 г.).
Редактор в более чем десятиразличных научных журналах.

New Nature Communications paper by Eroglu, D.; McRobie, F. H.; Ozken, I.; Stemler, T.; Wyrwoll, K.-H.; Breitenbach, S. F. M.; Marwan, N.; Kurths, J.
See-saw relationship of the Holocene East Asian-Australian summer monsoon

New Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) paper by W. Zou, D.V. Senthilkumar, R. Nagao, I.Z. Kiss, Y. Tang, A. Koseska,   J. Duan, J. Kurths
Restoration of rhythmicity in diffusively coupled dynamical networks

New Scientific Reports, paper by Hellmann, F.; Schulz, P.; Grabow, C.; Heitzig, J.; Kurths, J.
Survivability of deterministic dynamical systems

New Chaos paper by Traxl, D.; Boers, N.; Kurths, J.
System crash as dynamics of complex networks

New Geophysical Research Letters paper by Stolbova, V.; Surovyatkina, E.; Bookhagen, B.; Kurths, J.
Tipping elements of the Indian monsoon: Prediction of onset and withdrawal

New Nature Scientific Reports paper by Leng, S.; Lin, W.; Kurths, J.
Basin stability in delayed dynamics

New Physics Reports paper by Rodrigues, F. A.; Peron, T. K. DM.; Ji, P.; Kurths, J.
The Kuramoto model in complex networks

New Nature Communications paper by N. Boers, B. Bookhagen, H.M.J. Barbosa, N. Marwan, J. Kurths, J.A. Marengo
Prediction of extreme floods in the eastern Central Andes based on a complex networks approach

New Geophysical Research Letters paper by N. Boers, A. Rheinwalt, B. Bookhagen, H.M.J. Barbosa, N. Marwan, J. Marengo, J. Kurths
The South American rainfall dipole: A complex network analysis of extreme events

New Nature Scientific Reports paper by J. Lu, J. Zhong, Y. Tang, T. Huang, J. Cao, J. Kurths
Synchronization in output-coupled temporal Boolean networks

New Nature Scientific Reports paper by Z. Su, L. Li, H. Peng, J. Kurths, J. Xiao, Y. Yang
Robustness of interrelated traffic networks to cascading failures

New Nature Scientific Reports paper by P. Ji, T.K.DM. Peron, F.A. Rodrigues, J. Kurths
Low-dimensional behavior of Kuramoto model with inertia in complex network

Результаты исследований

Mukhin, D., Loskutov, E., Mukhina, A., Feigin, A., Zaliapin, I., & Ghil, M. (2015). Predicting Critical Transitions in ENSO Models. Part I: Methodology and Simple Models with Memory. Journal of Climate, 28(5), 1940–1961. http://doi.org/10.1175/JCLI-D-14-00239.1

Mukhin, D., Kondrashov, D., Loskutov, E., Gavrilov, A., Feigin, A., & Ghil, M. (2015). Predicting Critical Transitions in ENSO models. Part II: Spatially Dependent Models. Journal of Climate, 28(5), 1962–1976. http://doi.org/10.1175/JCLI-D-14-00240.1

Mukhin, D., Gavrilov, A., Feigin, A., Loskutov, E., & Kurths, J. (2015). Principal nonlinear dynamical modes of climate variability. Scientific Reports, 5, 15510. http://doi.org/10.1038/srep15510

Smirnov, D. A., & Mokhov, I. I. (2015). Relating Granger causality to long-term causal effects. Physical Review E, 92(4), 42138. http://doi.org/10.1103/PhysRevE.92.042138

Mokhov, I. I., & Smirnov, D. A. (2015). Estimating the coupling between variations in the atlantic multidecadal oscillation and the El Niño/Southern Oscillation. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 51(5), 472–481. JOUR. http://doi.org/10.1134/S0001433815050084

Maslennikov, O. V., Nekorkin, V. I., & Kurths, J. (2015). Basin stability for burst synchronization in small-world networks of chaotic slow-fast oscillators. Physical Review E, 92(4), 42803. http://doi.org/10.1103/PhysRevE.92.042803

Muryshev, K. E., Eliseev, A. V, Mokhov, I. I., & Timazhev, A. V. (2015). A lag between temperature and atmospheric CO2 concentration based on a simple coupled model of climate and the carbon cycle. Doklady Earth Sciences, 463(2), 863–867. JOUR. http://doi.org/10.1134/S1028334X15080231

Vannitsem, S., Demaeyer, J., De Cruz, L., & Ghil, M. (2015). Low-frequency variability and heat transport in a low-order nonlinear coupled ocean–atmosphere model. Physica D: Nonlinear Phenomena, 309, 71–85. http://doi.org/10.1016/j.physd.2015.07.006

Denisov, S. N., Eliseev, a. V., Mokhov, I. I., & Arzhanov, M. M. (2015). Model estimates of global and regional atmospheric methane emissions of wetland ecosystems. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 51(5), 482–487. http://doi.org/10.1134/S0001433815050035

Sidak, E. V., Smirnov, D. A., & Bezruchko, B. P. (2015). Estimation of Characteristics of Delayed Coupling Between Stochastic Oscillators from the Observed Phase Dynamics. Radiophysics and Quantum Electronics, 58(7), 529–540. http://doi.org/10.1007/s11141-015-9626-x

Sitnov, S. A., & Mokhov, I. I. (2015). Spatial distribution of total column ozone and total column water vapor over European Russia during the spring and summer atmospheric blocks in 2010. In O. A. Romanovskii (Ed.), XXI International Symposium Atmospheric and Ocean Optics. Atmospheric Physics (p. 968059). International Society for Optics and Photonics. http://doi.org/10.1117/12.2197503

Franović, I., Kostić, S., Perc, M., Klinshov, V., Nekorkin, V., & Kurths, J. (2016). Phase response curves for models of earthquake fault dynamics. Chaos, 26(6), 63105. http://doi.org/10.1063/1.4953471

Stolbova, V., Surovyatkina, E., Bookhagen, B., & Kurths, J. (2016, April 28). Tipping elements of the Indian monsoon: Prediction of onset and withdrawal. Geophysical Research Letters, pp. 3982–3990. http://doi.org/10.1002/2016GL068392

Klinshov, V. V, Nekorkin, V. I., & Kurths, J. (2016). Stability threshold approach for complex dynamical systems. New Journal of Physics, 18(1), 13004. http://doi.org/10.1088/1367-2630/18/1/013004

Levanova, T. A., Kazakov, A. O., Osipov, G. V., & Kurths, J. (2016). Dynamics of ensemble of inhibitory coupled Rulkov maps. European Physical Journal: Special Topics, 225(1), 147–157. http://doi.org/10.1140/epjst/e2016-02623-x

Mokhov, I. I., & Smirnov, D. A. (2016). Relation between the variations in the global surface temperature, El Niño/La Niña phenomena, and the Atlantic Multidecadal Oscillation. Doklady Earth Sciences, 467(2), 384–388. http://doi.org/10.1134/S1028334X16040115

Malkov, Y. A., & Ponomarenko, A. (2016). Growing Homophilic Networks Are Natural Navigable Small Worlds. PLOS ONE, 11(6), e0158162. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0158162

Kondrashov, D., Chekroun, M. D., & Ghil, M. (2016). Comment on “Nonparametric forecasting of low-dimensional dynamical systems .” Physical Review E, 93(3), 36201. http://doi.org/10.1103/PhysRevE.93.036201

Back to top