SB RAS state-of-the-art in climate impacts and adapatation research

Развитие информационновычислительной инфраструктуры для
интегрированного
исследования окружающей среды
Сибири.
Е.П. Гордов (Сибирский центр климатоэкологических исследований и образования и
Институт мониторинга климатических и
экологических систем СО РАН),
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
1
План
• Науки об окружающей среде и ИТ
• Интегрированные региональные исследования
ESSP
• Интегрированное региональное исследование
Сибири (ИРИС):
Организации и проекты, первые результаты
Организационная структура
Подготовка кадрового потенциала
Информационно-вычислительная инфраструктура
Перспективы
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
2
Науки об окружающей среде
и ИТ
Глобальные изменения (подсистем системы Земля) не
поддаются обьяснению в рамках простой парадигмы
«причина – следствие» (Амстердам, 2001).
Недостаточность описательного уровня анализа явлений –
широкое использование математического моделирования
в качестве вычислительного аппарата.
Недостаточность данных для поддержки и валидации
моделирования – интенсивное накопление временных
рядов пространственно распределенных данных наблюдений
Отсюда - особая роль информационных технологий!
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
3
Три направления перехода к точным наукам в науках об
окружающей среде:
• Разработка новых средств инструментальных наблюдений
и получение новых массивов данных;
• Создание математических моделей компонент
географической системы;
• Организация всей доступной информации об окружающей
среде в информационные и информационновычислительные системы.
Вычислительные и информационные технологии
являются инструментом выполнения научных
исследований и образуют их инфраструктуру
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
4
Исследования мультидисциплинарны и выполняются
большим числом коллективов: биосферно- атмосферный
проект в Амазонии - 80 групп, 600 ученых.
Работа с огромными массивами иерархированных
по временным и пространственным масштабам данных:
получение, обмен, обработка и представление
накапливаемых данных, превращение наборов данных
в информационные ресурсы (данные и их метаданные)
Необходима информационно-вычислительная
инфраструктура, позволяющая исследователям получать
знания и достигать понимания огромных массивов данных .
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
5
Интегрированные региональные
исследования ESSP
В 2003 г. Партнерство наук о системе Земля (Earth System Science
Partnership, ESSP, ) объявило о развертывании Программы
международных интегрированных региональных исследований (ИРИ) в
районах экстремального проявления таких изменений глобального
климата, последствия которых могут изменить функционирование всей
климатической системы.
Организация интегрированных региональных исследований в наиболее
важных регионах планеты предполагает ряд требований на такие
исследования:
разработку концепции региона как целостной единицы в контексте Земной
системы;
качественное и количественное понимание глобально-региональных
связей и последствий изменений в этих связях.
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
6
Единственный существующий пример ИРИ –
крупномасштабный биосферно- атмосферный эксперимент в
Амазонии (Large Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in
Amazonia (LBA))
В настоящий момент он
объединяет 80 тесно связанных и
координируемых
исследовательских групп,
объединяющих 600 ученых из
Северной и Южной Америки,
Европы и Японии.
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
7
Интегрированное региональное
исследование Сибири (ИРИС)
Почему Сибирь:
Наблюдаемые региональные следствия
глобального потепления в Сибири не только
могут радикально изменить природную среду,
например, за счет таяния вечной мерзлоты, но и
могут изменить динамику всей природноклиматической системы Земля за счет изменения
альбедо, высвобождения большого количества
парниковых газов и т.д.
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
8
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
Линейные тренды средней температуры поверхности (1965 – 2000, С/10 лет), Ипполитов и
др., 2004.
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
9
ИРИС:
•
Организации и проекты, первые результаты
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
10
Международная активность
по изучению различных аспектов
поведения окружающей среды Сибири:
Европа: крупные проекты ЕС, МНТЦ;
США: НАСА (NEESPI (NELDA,..))
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
11
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
12
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
13
Messages from SIBERIA-II
• There is a significant synergism
of systems combining remotely
sensed data, GIS description of landscapes and ecosystems
and regional ecological models
• The approach allows production of a number of intermediate
products (land cover, forests, etc.) with details and accuracy
satisfactory for users
• The approach allows to limit uncertainties to an acceptable level
Развитие: новый проект FSU Siberian Earth System Cluster (2006-2010)
База метаданных и данных по результатам SIBERIA-II
Веб интерфейс
Кластер для обработки спутниковых данных
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
14
FP6 INCO Project Environmental Observations, Modelling and
Information Systems Special Support Action: ENVIROMIS-2
Objectives:
•Networking of relevant profile organization in Russia
•Continuous distant information dissemination via specially developed
information-computational system open to access in Internet;
•Organization of workshops and training courses as separate events and
as events collocated with National /International conferences on
Environment Sciences taking place in Russia and in NIS.
Being based on modern information and computational technologies
SSA indirectly facilitates cooperation and exchanges in other areas as
well.
Consortium: SCERT with assistance of several leading NIS research
and educational organizations.
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
15
Сайт проекта http://enviromis.scert.ru/ru/
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
16
FP6 INCO Co-ordination activities
Man-induced Environmental Risks: Monitoring,
Management and Remediation of Man-made
Changes in Siberia: Enviro–RISKS
Проект нацелен на
выработку научно-обоснованного понимания экологических рисков, вызванных
антропогенными факторами,
их влияния на окружающую среду региона и
определение оптимальных путей уменьшения этих рисков.
Проект координируется Датским метеорологическим институтом и будет
выполняться консорциумом из 10 профильных российских и европейских
организаций, 5 из которых расположены в Сибири
Danish Meteorological Institute co-ordinates Project,
Siberian Center for Environment Research and Training assists in co- ordination of NIS partner’s activity and
will manage overall CA performance.
Partners
Max-Planck-Institute for Biogeochemistry, Jena
The International Institute for Applied Systems Analysis
Institute for Numerical Mathematics of RAS
Institute of Forest SB RAS
Kazakhstan National Center for Radio Electronics and Communications
Ugra Research Institute of Information Technologies
25 апреля
2006 г. of Climatic and Ecological
Новосибирск
17
Institute
of Monitoring
Systems SB RAS
Institute of Computational Mathematics and Mathematical Geophysics SB
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
18
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
19
Подход/план
1. Основа – движок ATMOSа
2. База данных/метаданных по климатическим
характеристикам Сибири
3. Веб-сервисы для работы с Реанализом, метео-архивами,
результатами моделирования климата – оценка
климатических изменений на территории Сибири
4. Распределенная система – узлы в Красноярске (ИЛ СО
РАН), Новосибирске (ИВМиМГ СО РАН), Ханты-Мансийске
(ЮНИИТ), Алмате (КазГеоКосмос), Москве (НИВЦ МГУ/ИВМ
РАН)
5. Связь с ИВС зарубежных партнеров
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
20
Спасибо за внимание!
25 апреля 2006 г.
Новосибирск
21