The paper presents the results of sensitivity-based identifiability analysis of the COVID-19 pandemic spread models in the Novosibirsk region using the systems of differential equations and mass balance law. The algorithm is built on the sensitivity matrix analysis using the methods of differential and linear algebra. It allows one to determine the parameters that are the least and most sensitive to data changes to build a regularization for solving an identification problem of the most accurate pandemic spread scenarios in the region. The performed analysis has demonstrated that the virus contagiousness is identifiable from the number of daily confirmed, critical and recovery cases. On the other hand, the predicted proportion of the admitted patients who require a ventilator and the mortality rate are determined much less consistently. It has been shown that building a more realistic forecast requires adding additional information about the process such as the number of daily hospital admissions. In our study, the problems of parameter identification using additional information about the number of daily confirmed, critical and mortality cases in the region were reduced to minimizing the corresponding misfit functions. The minimization problem was solved through the differential evolution method that is widely applied for stochastic global optimization. It has been demonstrated that a more general COVID-19 spread compartmental model consisting of seven ordinary differential equations describes the main trend of the spread and is sensitive to the peaks of confirmed cases but does not qualitatively describe small statistical datasets such as the number of daily critical cases or mortality that can lead to errors in forecasting. A more detailed agent-oriented model has been able to capture statistical data with additional noise to build scenarios of COVID-19 spread in the region.Разработан алгоритм анализа чувствительности и идентифицируемости математических моделей распространения эпидемии COVID-19 в Новосибирской области, основанных на системах дифференциальных уравнений и законе действующих масс. Основу алгоритма составляет анализ матрицы чувствительности методами дифференциальной и линейной алгебры, показывающей степень зависимости неизвестных параметров моделей от заданных измерений. В результате работы алгоритма выявляются наименее и наиболее чувствительные к измерениям параметры, что способствует построению регуляризующего алгоритма решения задачи идентификации параметров для построения более точных сценариев развития эпидемии в регионе. Анализ чувствительности математических моделей распространения коронавирусной инфекции COVID-19 показал, что параметр контагиозности вируса устойчиво определяется по количеству ежедневно выявляемых заболевших, критических и вылечившихся больных. С другой стороны, прогнозируемая доля госпитализированных больных, находящихся в критическом состоянии и требующих подключения аппарата ИВЛ, а также коэффициент смертности определяются гораздо менее устойчиво. Для построения более реалистичного прогноза необходимо добавить дополнительную информацию о процессе (например, о количестве ежедневных случаев госпитализации). Задачи уточнения идентифицируемых параметров по дополнительной информации о количестве выявленных, критических и смертельных случаев в Новосибирской области были сведены к задачам минимизации соответствующих целевых функционалов. Задача минимизации была решена с помощью метода дифференциальной эволюции, широко используемого в задачах стохастической глобальной оптимизации. Показано, что более общая камерная модель, состоящая из семи обыкновенных дифференциальных уравнений, описывает основную тенденцию распространения коронавирусной инфекции, чувствительна к пикам выявленных случаев, однако некачественно описывает небольшие статистики (количество ежедневных критических, смертельных случаев), что может приводить к ошибочным выводам. Более подробная агентно-ориентированная математическая модель, учитывающая поведение отдельных агентов, позволяет улавливать небольшие шумы в данных и строить сценарии развития распространения эпидемии в регионе.