Kennismaking met CWI-onderzoeker Svetlana Dubinkina

Tegenwoordig worden steeds meer gegevens over weer verzameld, onder meer door weerstations en satellietbeelden. Het is van groot belang deze informatie optimaal te ontsluiten en bij te dragen aan belangrijke nieuwe kennis over processen in de natuur. Maar hoe verwerk je de data op de meest slimme manier in een model met zo min mogelijk onzekerheden? Dubinkina’s werk is het ontwikkelen van data-assimilatie methodes voor dergelijke modellen.  

Onzekerheden
Dubinkina zegt dat modelonzekerheden altijd zullen blijven voorkomen, omdat een computermodel nou eenmaal alleen bytes-representatie heeft. Ofwel: beschikbare waarnemingen worden omgezet in numerieke gegevens. Door het aantal meetpunten te vergroten of meer observaties te gebruiken, kan een exacter beeld tot stand komen. Dan rijst echter een ander probleem: de verwerkingstijd wordt langer en het duurt soms weken voordat een computermodel klaar is. Dubinkina: “Dat is problematisch als een voorspelling, zoals voor het weer, op tijd beschikbaar moet zijn.”

Weersvoorspelling
Met promovendus Bart de Leeuw ontwikkelt Dubinkina een data-assimilatiemethode voor een simpel weersvoorspellingenmodel. Meteorologen baseren hun voorspelling op waarnemingen, bijvoorbeeld van weerstations. Wat exact tussen de weerstations in gebeurt, kunnen ze niet meten, dus gebruiken ze modellen. Een kleine fout in de interpretatie van de begintoestand kan uitmonden in verkeerde voorspellingen. Dit heet het ‘butterfly effect’, de klassieke uitleg van de chaos. Met de toename van satellieten was de hoop dat meer waarnemingen tot meer accurate voorspellingen zouden leiden. “Zo eenvoudig bleek dit niet te zijn”, zegt Dubinkina. “Daar doemden mathematische uitdagingen op: met meer data werkte de oorspronkelijke data-assimilatie methode niet meer. In onze nieuwe methode kunnen we wel meer data gebruiken. Het ultieme doel is ooit hét best werkende model te presenteren aan het KNMI, maar die weg is nog lang.”

Modellen voor aardoliereservoirs
Dubinkina’s modellen werden ook ingezet voor het duiden van beoordelingen van energiegerelateerde problemen, zoals de structuren van gas- en aardoliereservoirs. Promovenda Sangeetika Ruchi onderzoekt met Dubinkina wanneer bij olieboringen het punt bereikt wordt dat er water naar boven komt in plaats van olie. Dubinkina: “Omdat je niet overal proefboringen kunt doen, moet je afgaan op aannames over bodemlagen die veel fouten bevatten. Om deze fouten te corrigeren wenden onderzoekers zich tot langdurende computerberekeningen of doen verkeerde aannames over de fouten. Mijn input in dit specifieke onderzoek is dat ik de fouten kan corrigeren door middel van een nieuwe data-assimilatie methode, die snel is en géén aannames doet over de fouten.”

Olie- en gaspijplijnen flows
Voor 2019 is een onderzoek naar stromen in olie- en gaspijplijnen gepland. In pijplijnen komen slugs voor, geïsoleerde bellen van vloeistof die zich bewegen en schade toebrengen. Oliemaatschappijen willen kunnen inschatten wanneer deze slugs ontstaan. Dubinkina: “Het zou extreem lang duren om dit met een 3D-model in kaart te brengen, maar een bestaand 1D-computational model heeft de beperking dat het de slugs niet kan laten zien. Samen met CWI-collega Benjamin Sanderse ga ik een eendimensionaal computational model gecombineerd met data-assimilatie ontwikkelen dat dit wel voor elkaar krijgt.”

Rolmodel
Na dertien jaar vindt Dubinkina het CWI nog steeds een prettige plek om te werken. “CWI geeft ruimte om onderzoeksvoorstellen te schrijven.” Toch zou ze ook graag verbonden zijn aan een universiteit, omdat het dan gemakkelijker aanhaken is bij onderzoeken van (kennis)instellingen waarmee universiteiten samenwerken. Ook ligt lesgeven haar goed. Ze vindt de uitwisseling met studenten inspirerend. Dubinkina: “Ik heb in Utrecht college gegeven, een dag per week, en dat krijgt in 2019 een vervolg.” Het is haar droom om ooit hoogleraar te worden. Als rolmodel wil ze andere vrouwen laten zien dat een carrière in de wetenschap in combinatie met een gezinsleven goed mogelijk is. Dubinkina: “Vrouwen vertrekken soms als ze moeten kiezen voor een postdoc in het buitenland of een gezin. Dat is zonde. Het is belangrijk dat er meer vrouwen in de wiskunde komen, want ze kijken anders tegen dingen aan.” Sinds september 2017 is Dubinkina ook lid van de ondernemingsraad van CWI.

Svetlana Dubinkina
Dubinkina (36) komt uit Siberië. Na haar studie toegepaste mathematica in vloeistofdynamica in Novosibirsk wees een vriendin haar op de mogelijkheden in Nederland. “Van promoveren was het in Rusland moeilijk leven.” Ze ging in 2005 naar het CWI en promoveerde bij Jason Frank en Jan Verwer. In 2010 deed Dubinkina een postdoc aan de universiteit van Louvain. Na vier jaar keerde ze terug naar het CWI, voor een tenure track aanstelling.

Over CWI
NWO-instituut CWI is het nationaal onderzoeksinstituut voor wiskunde en informatica. Het is gevestigd op het Science Park in Amsterdam. CWI heeft ruim 200 medewerkers. Met nieuwe inzichten dragen deze wiskundigen en informatici bij aan oplossingen op uiteenlopende terreinen waaronder energie, gezondheidszorg, klimaat, communicatie, mobiliteit en veiligheid.

Nieuwsbrief Inside NWO-I, oktober 2018