«Моделирование в экологии» на курсах повышения квалификации
Удостоверение установленного образца с занесением в ФРДО. Без отрыва от работы.
Моделирование в экологии
Программа повышения квалификации для специалистов, использующих или разрабатывающих модели экологических процессов — научных сотрудников НИИ экологии и географии, аналитиков ОВОС, проектировщиков объектов с экологической составляющей, климатологов, гидрологов, специалистов в области моделирования распространения загрязнителей, экспертов ESG-консалтинга, разработчиков климатических проектов по 296-ФЗ. Курс охватывает математические модели популяций и сообществ (Лотка-Вольтерра, MacArthur-Wilson, метапопуляционные), биогеохимические модели потоков веществ, климатические модели IPCC (GCM, ESM), гидрологические (HEC-RAS, SWAT, MIKE), атмосферные распространения примесей (AERMOD, CALPUFF, WRF-Chem), ГИС-моделирование биоразнообразия (MaxEnt), системную динамику, агент-ориентированное моделирование, машинное обучение в экологии. Выдаётся удостоверение о повышении квалификации с регистрацией в ФИС ФРДО.
Зачем нужен курс
Современная экология как наука и практика всё больше становится количественной дисциплиной. Модели применяются для прогноза распространения загрязнителей при аварии, оценки воздействия проектируемого объекта на окружающую среду по ОВОС, расчёта углеродного баланса лесных территорий для климатических проектов по 296-ФЗ, прогноза численности популяций редких видов для стратегий охраны, оценки климатических рисков для корпораций и муниципалитетов, моделирования урожайности сельхозкультур при изменении климата, расчёта НДВ и НДС при планировании производственной деятельности. Модели становятся обязательным элементом современного экологического анализа.
Параллельно происходит технологическая революция в экологическом моделировании. Глобальные климатические модели (Global Climate Models, GCM) выросли с десятка переменных и разрешения 500 км в 1980-х до сотен переменных и разрешения 25-50 км в CMIP6 (IPCC AR6, 2021-2023). Earth System Models (ESM) включают полные углеродный, азотный, водный, серный циклы. Высокоразрешающие региональные модели (CORDEX, WRF) дают разрешение 5-10 км. Машинное обучение трансформирует методы. Открытые платформы (Google Earth Engine, AWS, Azure) дают доступ к вычислительным ресурсам. Программа повышения квалификации даёт обзор современных подходов и практические компетенции.
Где работают специалисты по моделированию
- Институты Российской академии наук — Институт географии РАН, Институт водных проблем РАН, Институт глобального климата и экологии (ИГКЭ, Москва), ИКИ РАН, Институт океанологии им. Ширшова, Гидрологический институт (ГГИ, Санкт-Петербург), ЦЭПЛ РАН.
- Росгидромет — Гидрометцентр России (ГМЦ), Главная геофизическая обсерватория им. Воейкова (ГГО, СПб) — моделирование климата, погоды, метеорологии.
- Институты Минприроды — ВНИИ «Природа», ВНИИ ВОДГЕО, ВНИИ Экология. Применение моделей для ОВОС, экологической экспертизы.
- Проектные институты — Гипрогазоочистка, Гипрокоммунводоканал, региональные институты «Гипро…», проектные подразделения Росатома, нефтегазовых компаний. Разработка ОВОС и ПОС с применением моделей.
- Корпоративные R&D-центры — Норильский никель Research (моделирование атмосферного распространения SO₂ от ГМК), Газпром нефть Технологии, Лукойл-Инжиниринг, СИБУР R&D, Росатом Технологии.
- ESG-консалтинг с климатическим моделированием — Russian Carbon, B-Carbon, SoyuzExpertiza-Russia. Климатические проекты по 296-ФЗ, оценка углеродного следа.
- Аналитические центры — ИНП РАН (Институт народнохозяйственного прогнозирования), РЭА (Российское энергетическое агентство), ЦСР, ВШЭ Институт экологической политики. Экономико-экологическое моделирование, моделирование декарбонизации.
- Сертификационные органы и аудиторы климатических проектов — верификация расчётов углеродных единиц.
- Преподавание — географические и экологические факультеты МГУ, СПбГУ, РГГРУ, РУДН, региональных университетов. ВШЭ. МФТИ. Сибирский федеральный университет.
Что входит в программу обучения
Математические модели популяций и сообществ
Классические модели математической экологии. 1) Логистическая модель Перла-Рида — dN/dt = rN(1-N/K) для одного вида. Несущая способность K, скорость роста r. Сигмоидная кривая роста. Применение — описание роста популяций ресурсо-лимитированных. 2) Уравнения Лотки-Вольтерра для системы «хищник-жертва» (1925-1926). Колебательные решения. Демонстрация концепции экологического баланса. Применение — классический случай рысь-заяц в Канаде по данным Hudson Bay Company. Расширения — функциональные ответы (Тип I, II, III). Розенцвейг-МакАртур. 3) Конкуренция видов — уравнения Лотки-Вольтерра для двух конкурирующих видов с коэффициентами конкуренции α, β. Принцип конкурентного исключения Гаузе. Условия сосуществования. 4) Метапопуляционные модели — Левинс 1969. dp/dt = cp(1-p) — pE. Расширения. Применение — фрагментированные ландшафты, редкие виды. Stochastic models. 5) Теория островной биогеографии MacArthur-Wilson 1967. Зависимость числа видов от площади и удалённости. Применение — проектирование ООПТ, оценка биоразнообразия фрагментированных ландшафтов. 6) Возрастно-структурированные модели — матрицы Лесли, уравнения Mackendrick-McKendrick. Применение — рыбные запасы, хищные млекопитающие. Расчёт ОДУ через VPA. 7) Структурированные по размеру модели для беспозвоночных, рыб с индетерминированным ростом. Программные инструменты. R-пакеты popbio, demogR, IPMpack для матричных моделей. RAMAS Metapop, RAMAS GIS для популяционной жизнеспособности. Vortex для PVA (Population Viability Analysis). Python библиотеки PyPopulation, NetworkX для сетевых моделей. Применение в РФ. Прогноз численности амурского тигра (Сихотэ-Алинский заповедник, ВВФ). Стерлядь в Волге. Глухарь в тайге. На курсе разбирается практика построения и анализа моделей.
Биогеохимические модели потоков веществ
Биогеохимические модели описывают потоки химических элементов в экосистемах — углерод, азот, фосфор, сера, вода. Концепции. Резервуары (pools) — атмосфера, почва, биомасса живая, мёртвая, ОН, океан. Потоки (fluxes) между резервуарами. Концепция стационарного состояния (steady state) и нарушений (perturbations). Применение в климатологии. Глобальные углеродные модели. Земные системы поглощают около половины антропогенных выбросов CO₂ — океан (~25%) и наземные экосистемы (~25%). Будущее этих стоков зависит от климатических изменений и состояния экосистем. Модели IPCC включают эту динамику. Конкретные модели. CASA (Carnegie-Ames-Stanford Approach) — модель чистой первичной продукции NPP на основе спутниковых данных NDVI. Простая, широко применяемая. BIOME-BGC — детальная модель углеродных, азотных, водных потоков в лесах. Применяется для оценки воздействия климатических изменений. Century — модель почвенного углерода и азота. Применение в климатических проектах. SWAT (Soil and Water Assessment Tool) — гидрологическая модель с транспортом азота, фосфора, пестицидов. Применение для экспертизы воздействия сельского хозяйства на водные ресурсы. CN-SIM — углеродно-азотный цикл в почвах. Применение для агроэкологии. RothC — модель почвенного органического углерода. Стандарт для климатических проектов по почвенному углероду. Применение в РФ. Расчёт лесных климатических проектов. Lesnoy resurs Россельхоза. Цифровые двойники территорий. Региональные оценки углеродного баланса. Концепции. Net Primary Production (NPP) — общая фотосинтетическая продукция минус автотрофное дыхание. Net Ecosystem Production (NEP) — NPP минус гетеротрофное дыхание (микробное, животное). Net Biome Production (NBP) — NEP минус потери от пожаров, рубок. Эти концепции важны для понимания углеродного баланса. Российские леса имеют положительный NBP ~0,6 млрд тонн CO₂ в год — глобально значимый сток. На курсе разбирается практика.
Климатические модели — GCM, RCM, ESM
Глобальные климатические модели (Global Climate Models, GCM) — основа современного климатического прогнозирования. История развития. Первые модели общей циркуляции атмосферы 1960-х (Manabe, Bryan). Появление океанских и связанных моделей атмосфера-океан 1980-х. Включение углеродного цикла, химии атмосферы, аэрозолей в 1990-2000-х — Earth System Models (ESM). Современное поколение — ESM с разрешением 25-50 км и десятками компонентов. CMIP (Coupled Model Intercomparison Project) — международный проект сравнения моделей с 1995 года. CMIP6 (2019) — основа IPCC AR6 (2021-2023). Около 50 моделей от 30+ центров мира. Унифицированные эксперименты для сравнения. SSP-сценарии (Shared Socioeconomic Pathways) для будущих эмиссий. Российские модели. INM-CM5 от Института вычислительной математики им. Марчука РАН (ИВМ РАН, Москва) с Marчuк-Дымниковым моделью. Активный участник CMIP6. ИГКЭ-CM, ВНИГМИ-МЦД-CM — модели Росгидромета. Региональные климатические модели (RCM) — даунскейлинг от GCM. CORDEX (Coordinated Regional Climate Downscaling Experiment) — международный проект. WRF (Weather Research and Forecasting) — применяется и для прогноза погоды, и для климатического даунскейлинга. ИГКЭ Россия применяет. RegCM, RACMO. Earth System Models (ESM). Дополнительно к климатическим переменным — углеродный цикл (растения, океан, почвы), азотный, аэрозоли, химия атмосферы, ледовая динамика, динамика растительности. Применение для оценки нелинейных эффектов (taipping points), оценки feedback (особо лесных и permafrost). Прогнозы для РФ. Потепление в РФ в 2,5 раза быстрее глобального. Особо сильное в Арктике (5x). Прогнозы. К 2050 средние температуры в европейской части РФ вырастут на 2-3 °C. В Арктике — на 4-6 °C. Изменения осадков. Таяние мерзлоты. Воздействие на инфраструктуру. Изменения биомов. Применение моделей. Климатические риски корпораций, муниципалитетов. TCFD/ISSB S2 требует климатического сценарного анализа. Адаптационное планирование. На курсе разбирается работа с CMIP-данными через Earth System Grid Federation (ESGF), Climate Data Operators (CDO), R-пакет climdex.
Гидрологические и атмосферные модели
Гидрологические модели. Применение для проектирования гидротехнических сооружений, ОВОС водных объектов, прогноза наводнений, расчёта НДС. 1) HEC-RAS (US Army Corps of Engineers) — гидравлическая модель речных систем. Расчёт уровней воды, скоростей, профилей. Стандарт для проектирования мостов, плотин, дамб. Открытое ПО. 2) HEC-HMS — гидрологическая модель дождевого стока. Применение для расчёта максимальных расходов. 3) MIKE серия (DHI Дания) — коммерческие комплексные гидродинамические модели. MIKE 11 для рек, MIKE 21 для двумерных, MIKE 3 для трёхмерных. Высокое качество, дорогое ПО. Применение в крупных проектах. 4) SWAT (Soil and Water Assessment Tool) — для бассейновых исследований с транспортом загрязнителей. Открытое. 5) ГВ модели — MODFLOW (USGS) — стандарт подземных вод. PMWIN, GMS графические оболочки. Применение для ГВ-расчётов проектов. 6) ПО Росводресурсов и ГГИ для российских задач. Атмосферные модели распространения примесей. Применение для расчёта НДВ, обоснования санитарно-защитных зон (СЗЗ), аварийных сценариев. 1) Гауссовы модели простые. ОНД-86 — старая отечественная методика. Заменена МРР-2017. Применение для ОВОС стационарных источников. ГИС-ОНД, «Эколог», «Призма» — российские пакеты для ОНД/МРР. 2) AERMOD (US EPA) — стандартная гауссова модель США. Применение в РФ ограничено отсутствием официального признания. 3) CALPUFF — непрерывная пафф-модель для сложного рельефа, дальнего распространения, обратимых процессов. Стандарт США для крупных проектов. 4) Численные модели — Lagrangian/Eulerian. WRF-Chem для распространения с химией. CHIMERE европейская. LOTOS-EUROS. Применение для аналитики городского качества воздуха. 5) CFD модели (Computational Fluid Dynamics) — ANSYS Fluent, OpenFOAM. Микромасштабное моделирование для промплощадок, городов. 6) Аварийные модели — ТОКСИ для токсичных выбросов, AusПЛУМ для аварийных сценариев атомной отрасли, PHAST для нефтехимии. 7) Дисперсия по ПДВ от Минприроды РФ. На курсе разбирается практика.
ГИС-моделирование биоразнообразия и ландшафтов
Геоинформационные системы (ГИС) стали стандартом экологического анализа. Платформы. 1) ArcGIS Pro (Esri) — коммерческое лидерское ПО. После 2022 ограничения доступа в РФ. 2) QGIS — открытая альтернатива. Расширение функциональности в РФ после 2022. 3) Google Earth Engine (GEE) — облачная платформа для ДЗЗ и ГИС-анализа. Бесплатный академический доступ. Огромный архив спутниковых данных. JavaScript и Python API. 4) PostgreSQL+PostGIS — открытая БД с геопространственным расширением. Применение для корпоративных систем. 5) R-пакеты sf, raster, terra, sp. Python пакеты GeoPandas, Rasterio, Shapely, Folium. ГИС-моделирование. 1) Видовое распределение (SDM, Species Distribution Models). MaxEnt (Maximum Entropy) — стандартное ПО для моделирования потенциального ареала вида по точкам встречи и климатическим переменным. Применение для редких видов, инвазивных, прогноза изменений ареалов при климатических изменениях. R-пакеты dismo, sdm, biomod2. 2) Моделирование землепользования. Land use/land cover change (LUCC) модели. Markov chains. CA-Markov (cellular automata). Применение для прогноза изменения лесного покрова, городской экспансии. 3) Lattice ландшафта и экологические коридоры. Circuitscape (теория цепей для экологической связности). Применение для планирования ООПТ, экологических сетей. 4) Hydrological connectivity. DEM (Digital Elevation Model) на основе обработка. SAGA GIS, GRASS GIS. 5) Multi-criteria decision analysis (MCDA) для экологического планирования. AHP (Analytic Hierarchy Process). Применение для выбора локаций ООПТ, размещения промобъектов. 6) Моделирование пожаров. FlamMap, FARSITE для прогноза распространения. Wildland Fire Decision Support System. Российское ИСДМ-Рослесхоз с аналитикой. 7) ДЗЗ-аналитика. Сентинель данные через Copernicus Browser, Sentinel Hub. Landsat через USGS. Российские «Канопус-В», «Аист-2Д». Машинное обучение для классификации — Random Forest, CNN. Кейсы. WWF Россия моделирует ареалы тигра, леопарда, снежного барса. ИКИ РАН ВЕГА-PRO для растительности. Глобальные платформы — Global Forest Watch, Global Biodiversity Information Facility (GBIF). На курсе разбирается.
Системная динамика, агент-ориентированное моделирование, ML
Системная динамика (System Dynamics) — подход для моделирования сложных систем с обратными связями. Основан Forrester в 1950-х для industrial dynamics. Применение в экологии — классическая модель Limits to Growth Club of Rome 1972 (World3 model). Концепции — stocks (запасы), flows (потоки), feedback loops (обратные связи), delays. Подход «целостной» аналитики. Программы — Stella, Vensim, AnyLogic, Insight Maker (открытое). Применение в экологии. Глобальные модели прогнозирования. Региональные модели устойчивого развития. Управление природными ресурсами. Российские применения — ИНП РАН, ИСА РАН (Институт системного анализа). Агент-ориентированное моделирование (Agent-Based Modeling, ABM). Симуляция взаимодействий множества автономных агентов. Эмерджентные свойства. Применение в экологии. 1) Моделирование поведения животных, миграций, выбора местообитания. 2) Распространение инвазивных видов. 3) Эпидемии животных и растений. 4) Взаимодействия человек-природа — использование природных ресурсов, конфликты. 5) Пожарные сценарии с поведением людей. ПО. NetLogo (открытое, классическое для ABM и обучения). Repast, MASON, AnyLogic. Применение в РФ. ИСА РАН, отдельные университеты. Машинное обучение в экологии. 1) Прогноз ареалов видов — Random Forest, Boosted Regression Trees, MaxEnt (формально-энтропийный, классически ML). Современные approaches — Deep Learning с Convolutional Neural Networks (CNN) для классификации изображений (камера-ловушки для определения видов автоматически), сегментации спутниковых изображений (определение лесного покрова, нефтяных разливов, пожаров). 2) NLP (Natural Language Processing) для анализа научной литературы и экологических данных. 3) Прогноз временных рядов — LSTM, Transformer-based архитектуры для прогноза концентраций загрязнителей, погоды, климатических переменных. 4) Anomaly detection для экологического мониторинга. 5) Generative AI для дизайна молекул с экологическими свойствами. Foundation models в химии. ПО. Python (scikit-learn, TensorFlow, PyTorch, fastai). R (caret, tidymodels, mlr3). Готовые модели через Hugging Face. Облачные платформы — Google Earth Engine для ДЗЗ с ML, AWS SageMaker, Azure ML. Тренды — Foundation models (большие модели на общих данных, специализирующиеся под задачи), Federated learning, Quantum ML. На курсе разбирается обзор.
Зарплаты специалистов
| Должность | Доход в месяц, руб. |
|---|---|
| Младший научный сотрудник (НИИ) | 85 000 – 145 000 |
| Научный сотрудник с кандидатской | 140 000 – 235 000 |
| Инженер-моделист в проектном институте | 125 000 – 215 000 |
| Старший НС с климатическим моделированием | 185 000 – 325 000 |
| Эксперт по ОВОС с моделированием | 155 000 – 285 000 |
| Биоинформатик ГИС-биоразнообразия | 165 000 – 290 000 |
| Климатический эксперт корпорации | 235 000 – 425 000 |
| Заведующий лабораторией / руководитель R&D | 275 000 – 475 000 |
Что вы освоите после обучения
- Математические модели популяций и сообществ — Лотка-Вольтерра, MacArthur-Wilson, метапопуляционные, матричные Лесли, PVA через RAMAS и Vortex.
- Биогеохимические модели потоков веществ — углеродные (CASA, BIOME-BGC, Century, RothC), азотные, фосфорные, водные. Применение в климатических проектах.
- Климатические модели IPCC — GCM, RCM, ESM. Доступ к данным CMIP6 через ESGF. Российские модели INM-CM5. Сценарии SSP для прогнозов.
- Гидрологические модели — HEC-RAS, HEC-HMS, MIKE серия, SWAT, MODFLOW. Применение для ОВОС, проектирования, расчёта НДС, прогноза наводнений.
- Атмосферные модели распространения примесей — гауссовы (МРР-2017, AERMOD), пафф (CALPUFF), численные (WRF-Chem), аварийные (ТОКСИ, AusПЛУМ, PHAST). Российское ПО «Эколог», «Призма».
- ГИС-моделирование — ArcGIS Pro, QGIS, Google Earth Engine. Видовое распределение (MaxEnt, dismo, biomod2). Землепользование. Экологические коридоры.
- Системная динамика — stocks, flows, feedback loops. Применение Stella, Vensim, AnyLogic, Insight Maker. Глобальное прогнозирование, региональная устойчивость.
- Агент-ориентированное моделирование — NetLogo, Repast, MASON. Применение для поведения животных, инвазивных видов, эпизоотий, конфликтов человек-природа.
- Машинное обучение в экологии — Random Forest, BRT, Deep Learning (CNN для ДЗЗ и камера-ловушек), LSTM для временных рядов, NLP для текстов.
- Программные инструменты — R (pop, dismo, sdm, biomod2, terra, sf), Python (scikit-learn, TensorFlow, PyTorch, GeoPandas), специализированные ПО для каждого типа моделей.
Документ по окончании
Выдаётся удостоверение о повышении квалификации установленного образца с регистрацией в ФИС ФРДО Рособрнадзора. Документ подтверждает квалификацию специалиста по экологическому моделированию — научного сотрудника НИИ, эксперта ОВОС, климатического аналитика корпорации, гидролога, специалиста по ГИС-биоразнообразию, разработчика климатических проектов.
Современная экология без количественных моделей — это описательная наука прошлого века. От климатических прогнозов до оценок биоразнообразия, от ОВОС до климатических проектов — везде нужны модели. Кто владеет современным инструментарием — востребован критически.
Нормативная база
- 7-ФЗ «Об охране окружающей среды», 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха», Водный кодекс.
- Приказ Минприроды РФ о ОВОС.
- МРР-2017 — методика расчёта рассеивания выбросов в атмосфере.
- СП 482.1325800.2020 — гидротехнические сооружения.
- 296-ФЗ «Об ограничении выбросов парниковых газов» (для применения моделирования в климатических проектах).
- ГОСТ Р 56276-2014 (ISO 14064-1) — инвентаризация парниковых газов.
- IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories 2006 и Refinement 2019.
- TCFD/ISSB S2 — требования к климатическому сценарному анализу для корпоративной отчётности.
Программа курса «Моделирование в экологии»
6 модулей — от математических основ до Machine Learning в экологическом прогнозировании.
Математические основы
- Дифференциальные уравнения экосистем
- Стохастические модели и Монте-Карло
- Статистическая обработка данных
- Валидация и верификация моделей
Рассеивание загрязнителей
- МРР-2017 и УПРЗА Эколог
- AERMOD (USEPA Gaussian)
- CALPUFF для большого радиуса
- Сводные расчёты по городу
Гидрология и гидродинамика
- HEC-RAS для речных русел
- MIKE21 для водоёмов
- Перенос загрязнителей в воде
- Прогноз паводков
ГИС-моделирование
- ArcGIS / QGIS пространственный анализ
- Интерполяция и кригинг
- Зоны влияния и буферы
- Картирование рисков
Экосистемные модели
- Динамика популяций (Лотка-Вольтерра)
- Углеродные циклы
- Биогеохимические потоки
- Сценарии климатического воздействия
ML и большие данные
- Python: pandas, scikit-learn
- Прогноз качества воздуха
- Нейросети для спутниковых данных
- Визуализация результатов
о повышении квалификации
По окончании обучения вы получаете удостоверение установленного образца в области охраны окружающей среды и экологической безопасности. Сведения о выданном документе вносятся в Федеральный реестр (ФИС ФРДО) Рособрнадзора.
Документ принимается Росприроднадзором, Роспотребнадзором и иными надзорными органами при проверках, в составе разрешительной документации и при участии в государственных тендерах.
Почему выбирают наш центр
Лицензированное образовательное учреждение с 15-летней историей. Наша команда — это методисты, преподаватели и менеджеры, которые сопровождают каждого слушателя от заявки до получения документов.
ЗАПОЛНЕНИЕ ЗАЯВКИ 1
ОТПРАВКА НА ВАШ E-MAIL : ДОГОВОРА, СЧЕТА И ДАННЫЕ К СДО 2
ОПЛАТА ОБУЧЕНИЯ 4
ПОЛУЧЕНИЕ УДОСТОВЕРЕНИЙ
5
дистанционный (без отрыва от производства) или очный
Наши гарантии
Готовы записаться на курс?
Менеджер свяжется в течение 15 минут, ответит на вопросы и оформит документы
Ваша заявка отправлена. Менеджер перезвонит в течение 15 минут.
Часто задаваемые вопросы
вопросы?
Меня зовут Тимур, я менеджер учебного центра «ОбрПрофи».
Для получения консультации вы можете оставить заявку:
Контакты
УЦ «ОБРПРОФИ»
-
Телефон 8 800 550-24-62 -
Телеграмм @obrprofi -
-
Адрес426008, Удмуртская Республика, г. Ижевск, ул. Кирова, зд. 172