Odhaľovanie príčin extrémnych javov (nielen v počasí) pomocou Rényiho entropie

Riešiteľka: Martina Chvosteková

Extrémne udalosti, ako sú neobvyklé výkyvy počasia, pády finančných trhov, alebo epileptické záchvaty sú predmetom intenzívneho výskumu s cieľom pochopiť ich mechanizmy a vyvinúť metódy včasného varovania.

Nová metóda, publikovaná v prestížnom vedeckom časopise Science Advances [1], pomáha objasniť, ktorá z viacerých potenciálnych príčin skutočne spôsobuje extrémy. Metodika bola vyvinutá kolegami z Ústavu informatiky AV ČR (Milan Paluš, Pouya Manshour) a Ústavu merania SAV (Martina Chvosteková). Využíva Rényiho entropiu, informačnú mieru, ktorá prináša hlbší pohľad na zložitosť a variabilitu v dátach.

Vyvinutá výpočtová metóda bola testovaná na simulovaných a reálnych klimatických dátach. Ukázala napríklad, že pri extrémnych jarných mrazoch vo Francúzsku, ktoré spôsobili problémy pestovateľom hrozna, je to sibírska tlaková výš, ktorá je zodpovedná za chladné jarné extrémy, hoci aj severoatlantická oscilácia a tzv. blokovacie udalosti (napr. cyklóny a anticyklóny) ovplyvňujú teplotu vo Francúzsku.

Metóda je okrem klimatických problémov priamo aplikovateľná na výskum príčinných (kauzálnych) vzťahov a pátranie po zdrojoch extrémnych udalostí v mnohých iných oblastiach.

Výskum bol podporený prestížnou Akademickou prémiou (Praemium Academiae) AV ČR, udelenou RNDr. Milanovi Palušovi, DrSc.

 

Súvisiace projekty:         APVV-21-0216, VEGA č. 2/0023/22

 

Obr.: Ilustrácia analýzy zhody pre chladné extrémy v jarných teplotách vzduchu v Európe. Časti chladných extrémov zhodujúcich sa s podmienkou SH (SH – Sibírsky vysoký tlak je dominantný cirkulačný systém nad eurázijským kontinentom, vytvorený masívnym nahromadením chladného suchého vzduchu v severovýchodnej časti Eurázie od septembra do apríla). Iba štatisticky významné hodnoty zhody (z-skóre > 2) sú farebne zvýraznené.

 

Publikácia:

• PALUŠ, M. – CHVOSTEKOVÁ, Martina– MANSHOUR, P. Causes of extreme events revealed by Rényi information transfer. In Science Advances, 2024, vol. 10, no. 30, art. no. 1721. (2023: 11.7 – IF, Q1 – JCR, 4.483 – SJR, Q1 – SJR). ISSN 2375-2548. Dostupné na: https://doi.org/10.1126/sciadv.adn1721 Typ: ADCA