Метеоролог Полина Вереземская о преподавании метеорологии и научной карьере

Старший преподаватель Факультета географии и геоинформационных технологий Полина Вереземская рассказывает о том, как выбрала профессию, научной работе и чем занимаются метеорологи.

Выступление на мероприятии Science Bar Hopping

Георгий Джеджея

Полина, вы ведете метеорологию на 1 курсе и океанологию на 2 курсе. Как вы решили прийти в науку?

По образованию я метеоролог, по профессии сейчас – больше океанолог. Я занимаюсь моделированием океана, взаимодействием океана и атмосферы, потоками между океаном и атмосферой, изучаю, как одно влияет на другое. Все началось во время учебы в МГУ: в начале 3 курса я поняла, что буду заниматься наукой. Своего первого научного руководителя я выбрала, когда побывала в экспедиции на Белом море – Беломорской биологической станции. Там же я приняла решение, что буду заниматься полярными явлениями. На 3 курсе руководитель предложил мне тему по численному моделированию мезомасштабных полярных циклонов. Тогда это было очень страшно, потому что я была студенткой и многого не знала. Вот тебе доступ к суперкомпьютеру МГУ, вот тебе книжка на 600 страниц, смоделируй. Но чем дальше, тем больше я благодарна ему за постановку такой задачи!

Это правда кажется сложным для студентки 3 курса. С наукой обычно приходит участие в конференциях, расскажите о своем опыте.

Полгода я работала над курсовой. В итоге она была одной из лучших на курсе. Потом я продолжила заниматься темой на 4 курсе. Тогда я впервые съездила в США на симпозиум по вычислительной модели, которую я использовала в своем исследовании – WRF (Weather Research and Forecasting model) – это известная модель.

С 4 курса я начала ездить на конференции. Побывала в Вене, во Франции, в Хельсинки. Там я докладывала о результатах своей работы, общалась с учеными из разных стран

Так я проучилась до 5 курса. Потом через знакомых меня посоветовали сотруднице Института океанологии, и она отправила меня в Великобританию на полтора месяца делать работу по гранту. Я поехала, стала там жить и работать. В результате я создала базу траекторий полярных мезомасштабных циклонов в Южном полушарии. Благодаря этой работе я написала свою первую значимую научную статью, которая сейчас продолжает хорошо цитироваться. Это был важный шаг, потому что достоверные данные об этих мезомасштабных циклонах можно получить только по спутниковым наблюдениям. Для этого нужен человек, который соберет данные и проанализирует их. Я стала таким человеком.

Полярные мезоциклоны (polar lows) – это очень интенсивные атмосферные полярные вихри диаметром от 100 до 1000 километров. Время их жизни составляет от 6 до 36 часов, а образование характеризуется взрывным характером. То есть, вот сейчас ничего не было, и через час появился вихрь. Он опасен для инфраструктуры добычи нефти на шельфе, для судоходства, для прибрежных зон.

Кажется, что обработка снимков не самая интересная практическая работа. Вас можно было заменить, например, популярными в Европе научными волонтерами?

На начальном этапе работы я сама была таким волонтером. Для этой работы нужно было уметь различать явления на спутниковых снимках. Однако позже была проведена большая аналитическая работа. По результатам моих данных мы создали нейронную сеть, которая обучена на моей выборке и может самостоятельно выделять мезоциклоны.

Расскажите о том, как вы стали заниматься океанологией?

В 2015 году моим научным руководителем стал Гулев Сергей Константинович. Однажды, в 2017 году, он сказал, что конъюнктура изменилась, и мезомасштабными циклонами нельзя будет заниматься всегда. В рамках работы по МЕГА гранту, который получила лаборатория, мне пришлось переквалифицироваться в океанологи. Для этого пришлось много чего изучать, быстро учиться, я провела много времени в лаборатории моделирования океана в Гренобле, Франция. Тогда я стала заниматься Северной Атлантикой, потому что это самый важный климатообразующий регион: там формируется нижнее звено атлантической меридиональной циркуляции, которая запускает глобальный конвейер.

Ученые изучают, почему конвейер иногда замедляется и ускоряется, как влияет конвекция, почему происходит суперинтенсивная конвекция. И соответственно, это влияет на климатическую изменчивость, физические процессы. Я очень люблю физику атмосферы и физику океана.

Глобальный океанский конвейер – это идеалистическая модель общей циркуляции океана, которая описывает крупномасштабное взаимодействие всех бассейнов океанов

Насколько важен научный руководитель в университете для продолжения научной карьеры?

Очень важен, потому что любое университетское образование, каким бы качественным не было, не даст студенту правильный стимул заниматься наукой, потому что в рамках образования важно дать базу. А научный руководитель может направить и дать толчок для будущего.

А вы видите себя таким научным руководителем?

Перед работой в Вышке у меня уже был опыт руководства студентами. Я была научной руководительницей девушки в магистратуре кафедры метеорологии МГУ, и мы изучали взаимодействие атмосферы с океаном в условия ледового покрова. Сейчас она учится на PhD в Болонье, Италия.

Это очень круто. Давайте вернемся к дополнительным усилиям студентов на пути к науке. Как попасть студенту на международные конференции?

На самом деле, нужно быть очень упорным. Чтобы развить себя до такого состояния, нужны сверхусилия. Быть хорошим студентом в рамках учебы – это одно, а поглощать это маленькое дополнительное прибавочное знание – это очень важное и необходимое условие для развития ученого.

Если плыть по течению, то ничего не получится

Чем занимаются метеорологи?

Они занимаются разными вещами. Метеорология – обширная наука, которая включает ряд прикладных и теоретических разделов. Можно работать с фундаментальным знанием, например, в направлении физики атмосферы. Еще один раздел, который находится на стыке теоретического и прикладного – климатология и палеоклиматология. Здесь большое внимание отдано теоретическим изысканиям, но они имеют непосредственное влияние на развитие мировой экономики, политики и вообще устойчивого развития в мире. На это ориентируются сейчас многие международные организации. Кроме того, есть прикладные направления: синоптика, где люди занимаются прогнозом погоды, агрометеорология, где занимаются долгосрочными прогнозами развития агропромышленного комплекса, взаимодействуют с МЧС, отделами экономического планирования в разных службах. Также есть городская метеорология и химия атмосферы – важные направления в условиях городской застройки, пашнях с азотными удобрениями (соединения азота попадают в атмосферу в виде аэрозоля, смешиваются, выпадают в виде осадков, азотных кислот, и это все опасно, и нужен прогноз).

Если говорить про ученых-метеорологах, то они занимаются различными задачами. Земля большая, и при текущем расположении материков и океанов, при разных климатических условиях, у нас наблюдаются различные атмосферные процессы – их нужно понимать.

Если я отучусь на бакалавриате, продолжу изучать метеорологию в магистратуре, кем я могу работать позже?

Люди шутят, что метеорологи ведут прогноз погоды, а океанологи считают дельфинов. Метеорологи нужны везде. В экологической экспертизе – это крупные предприятия, АЭС, предприятия со значительными выбросами в атмосферу. Здесь специалисту нужно знать химию атмосферы, особенности формирования полей осадков, общую циркуляцию атмосферы, пути переноса загрязнителей в атмосфере. В решении городскими властями необходимости проведения каких-то мероприятий на открытом воздухе помогает консультант по гидрометеорологии.

Можно быть метеорологом в агроклиматических прогнозах. Они готовят прогнозы от полугода до нескольких дней в неделю. Сельскохозяйственным компаниям нужно знать, когда сеять, когда собирать, когда будет резкий заморозок или оттепель.  Еще одно направление – обеспечение безопасности навигации и полетов. В каждом аэропорту сидит метеослужба, которая занимается прогнозированием вдоль эшелона полета. Например, я проходила двухмесячную практику во Внуково, где находится Главный авиационный метеорологический центр (ГАМЦ). Там составляются прогнозы обеспечения безопасности полета по всей траектории, погода по прилету. Это важная работа, которой занимается много людей. Морская навигация работает по той же схеме.

Можно работать ученым в Институте физики атмосферы РАН, Институте географии РАН, Институте океанологии РАН, Гидрометцентре, Арктическом и антарктическом научно-исследовательском институте.

Еще нужны люди для обеспечения государственной сети Росгидромета – они занимаются приборами, их калибровкой, выезжают на станции, меняют приборы, следят, чтобы приборы соответствовали нормам Всемирной метеорологической организации. Также есть люди, которые занимаются обработкой спутниковых данных.

Можно найти себя в коммерческих проектах: стартап Windy, Яндекс, Gismeteo и множество других подрядчиков.

Если мы говорим о синоптиках, почему сложно определить точную погоду?

Все говорят, что синоптики ошибаются, но на самом деле они очень редко ошибаются. Сейчас прогноз погоды оправдывается на 98% на 3 суток, на 5 суток – в 95%, на 10 суток – в 85%. Конечно, каждый хочет, чтобы было понятно, когда у него во дворе пошел дождь. Почему дождь? Потому что это дискомфорт. Поле осадков неоднородно, поэтому его сложно точно спрогнозировать. Метеорологи продолжают работать над его улучшением.

Смотрю в приложении Яндекс.Погода, что дождь идет, но на самом деле дождя нет.

Тогда надо нажать на кнопку «Нет дождя». Это помогает разработчикам скорректировать результаты. Компания использует эти ответы, чтобы доучить модель машинного обучения.

Чем отличается ваш курс метеорологии в Вышке?

Метеорология – это базовый предмет на всех факультетах географии, это необходимая база для понимания климатической системы Земли. Без понимания атмосферной компоненты невозможно свести воедино, почему все происходит на Земле именно так. При составлении курса я ориентировалась на курс, который мне читали в МГУ. У меня был потрясающий лектор – Евгений Константинович Семенов – он в том числе повлиял на то, что я выбрала метеорологию для своей будущей карьеры. Я ориентировалась на этот курс, но не ограничивалась им. На моей кафедре еще преподавала действующий ученый Чубарова Наталья Евгеньевна, которая постоянно обновляла материал своих лекций. Мой курс – современный. Обновление программы и знаний – это единственный для меня здоровый вариант развития  курса метеорологии в Вышке. Я веду курс второй год, и некоторый материал я уже меняла. Я узнаю что-то новое, уточняю цифры, и обновляю данные. Студентам нужно предоставлять наиболее современную информацию.

Второе отличие – я стараюсь донести весь материал для всех студентов. Мне не все равно, что услышат и унесут с собой студенты. Каждый, даже тот, кто сидит в телефоне на парах, все равно уходит со знаниями. Мне часто приходилось сталкиваться с отсутствием интереса у преподавателя: поймут или не поймут его лекции материал студенты, и это обидно.

Еще из нового – практические занятия, поездка на метеорологическую станцию. Мы делаем практику в Курске, но она короткая, а хочется дать студентам как можно больше. Со студентами мы ходим на экскурсию на метеорологическую станцию ВДНХ, выезжаем с микроклиматическими наблюдениями на Воробьевы горы. Там мы наблюдаем за микроклиматическими различиями и обсуждаем то, что проходили на лекциях, трогаем руками. И с ужасом узнаем, что все, о чем я говорила на лекциях – это правда. В моей научной жизни было несколько важных моментов, когда появлялась возможность прикоснутся, к тому, что я раньше видела только в учебниках или моделях. Когда я прибыла к Гренландии в своей первой экспедиции и впервые увидела реальный гидрологический профиль у берегов Гренландии, это было фантастически. Мне хочется поделиться этим удивительным чувством со студентами.

Какие тренды в изучении метеорологии?

Влияние климатических изменений, загрязнение атмосферы и городская метеорология. Уже сейчас люди при покупке квартиры заходят на Яндекс и смотрят карту загрязнения. Это влияет на наш комфорт. Также сейчас есть тренд на внедрение  машинного обучения в метеорологию, попытки решать нерешенные задачи метеорологии с помощью нейронных сетей и машинного обучения, методов big data. Также можно сказать о сопряжении метеорологии и ГИС – для создания удобных приложений. В этом смысле один из больших плюсов факультета – обеспечение взаимодействия разных областей. На факультете дают базовое, но всеобъемлющее знание с применением передовых областей науки.