Нейросеть поможет ученым предсказать температурные изменения в Антарктиде
Экстремальные погодные условия в Антарктиде давно привлекали внимание ученых со всего мира. Но последняя динамика, основанная на данных метеорологических станций, только усилила их интерес: так, термометры фиксируют потепление на Южном полюсе Земли.
Тенденция к потеплению характерна для всей планеты, и этот факт, казалось бы, мало кого удивляет. Однако исследователи все еще пытаются найти способ предсказать дальнейшую динамику изменения температур. Сейчас создание прогностических моделей, способных обрабатывать огромные объемы данных, — одна из приоритетных задач климатологов. Дело в том, что любое, даже малейшее изменение может повлечь за собой серьезную угрозу. Как глобальное потепление, так и вероятность наступления нового ледникового периода — это риск для человечества. И чтобы не допустить реализации самых негативных сценариев, ученым необходимо научиться заглядывать в будущее.
Сотрудники кафедры «Экология» МТУСИ проанализировали климатические изменения на полюсе и разработали прогностическую модель на основе искусственного интеллекта для предсказания температурных изменений в Антарктиде.
«При разработке нейронной сети мы использовали функцию активации ReLU. Она обеспечивает нелинейность и помогает модели лучше выявлять сложные закономерности в данных», – объяснила заведующая кафедрой «Экология», доцент, к.б.н. Виктория Ерофеева.
На тестирование модели ушло четыре года. За это время команда испытала нейросеть на нескольких станциях Антарктиды и получила удовлетворительные результаты в регионах с различными температурными режимами. Причем наилучшие прогнозы удалось получить в"теплых» районах — Ротер, Беллинсгаузен, Вернадский, — где средние температуры превышают -30 °С.
«Для обучения модели мы использовали доступные данные из метеостанций на полюсе с 1958 по 2019 год, которые включали температурные изменения, нормализацию и предобработку данных, а также стратегию валидации, которая позволила получить высокую точность прогнозов», — отметила старший преподаватель кафедры «Экология», Жанна Сергеевна Жукова.
Однако на исторических данных ученые не остановились. Они провели еще одно прогнозирование температуры — но уже на пять лет вперед. Это испытание позволит оценить, как модель будет адаптироваться к будущим климатическим изменениям.
В дальнейшем научный научный коллектив планирует оптимизировать подходы к анализу данных, чтобы улучшить точность долгосрочных климатических предсказаний и испробовать модель в еще большем количестве регионов.
Данные исследования были размещены на сайте научной электронной библиотеки ELIBRARY