Период существования полярных озоновых аномалий зависит от фазы квазидвухлетней цикличности (КДЦ ). КДЦ определяет расположение субтропической критической линии ветра, которое влияет на распространение планетарных волн в стратосферу. В результате, во время западной фазы КДЦ наблюдается усиление полярного вихря, а во время восточной - его ослабление, что проявляется в сроках, продолжительности и интенсивности разрушения стратосферного озона. Полярные озоновые аномалии формируются внутри устойчивого полярного вихря в период с конца зимы по весну в результате протекания гетерогенных и фотохимических реакций разрушения озона в присутствии солнечного излучения. Работа посвящена исследованию влияния фаз КДЦ на разных изобарических уровнях на динамику стратосферных полярных вихрей на основе спутниковых данных Goddard Space Flight Center NASA. Показано, что преобладающее влияние на динамику полярных вихрей оказывает КДЦ на уровне 30 гПа. В динамике антарктического полярного вихря это проявляется с сентября по декабрь, особенно в октябре и ноябре, а в динамике арктического полярного вихря - на протяжении всего периода его существования.

Рассмотрены особенности ослабления стратосферного полярного вихря, предшествующие его разрушению. Для анализа аномальной динамики полярных вихрей использовался метод оценки основных параметров вихря при оконтуривании его границ с помощью значений геопотенциала, определенных по максимальному градиенту температуры и максимальной скорости ветра по данным реанализа ERAS5. Показано , что критерии аномального ослабления полярного вихря, предшествующего его разрушению- это сокращение площади вихря до значений меньше 10 млн км кв. и последующее уменьшение средней скорости ветра по границе вихря до значений меньше 30 и 45 м/с в нижней и средней стратосфере соответственно. В этом случае полярный вихрь становится небольшим циклоном ( характеризующимся высокими температурами и отсутствием динамического барьера) и разрушается в пределах трех недель.

Полярные стратосферные облака ( ПСО) играют значительную роль в формировании полярных озоновых аномалий, выступая в качестве " поверхностей " для гетерогенных реакций, протекающих с высвобождением фотохимически активного молекулярного хлора в период с конца зимы по начало весны. Кроме того, в течение зимы на частицах ПСО происходит накопление " резурвуаров" хлора, реагентов гетерогенных реакций. В случае разрушения частиц ПСО в середине зимы, процесс накопления соединений хлора прерывается, и в период с конца зимы по весну не наблюдается разрушения озона даже в условиях сильного полярного вихря, в присутствии вновь сформировавшихся ПСО. В работе с использованием метода оконтуривания вихрей исследована динамика арктического полярного вихря зимой 1984/1985, 1998/1999, 2001/2002, 2012/2013 и 2018/2019 гг., как причины аномально длительного отсутствия ПСО в Арктике в середине зимы, когда в январе они существовали в течение не более 5 дней по данным спутниковых наблюдений. Разрушение частиц ПСО в исследуемые годы наблюдалось при ослаблении динамического барьера полярного вихря, вследствие локального уменьшения скорости ветра по границе вихря ниже 20 м/с в нижней стратосфере, которое регистрировалось на протяжении практически всего января. Описанные в работе случаи являются единственными примерами аномального ослабления арктического полярного вихря в середине зимы за период с 1979 по 2022 г.

Проводится сравнение условий формирования весенних озоновых аномалий в Арктике и Антарктиде. Показано, что разница между полярными озоновыми аномалиями обусловлена значительным отличием по скорости и устойчивости южного и северного полярных вихрей, а также наличием в Антарктиде интенсивного источника HCI - вкл. Эребус. Описываются характер его вулканической активности и механизм попадания вулканических газовых выбросов в антарктическую стратосферу.

Дан анализ вулканогенных возмущений стратосферы в период с 1979 по 2008 г. и их влияния на долговременные изменения озоносферы. Показано, что главным регулятором поведения озоносферы в этот период являлось вулканогенное аэрозольное возмущение стратосферы.

В зимний период внутри тропосферного полярного вихря происходит понижение температуры воздуха, что, в свою очередь, отражается на увеличении площади арктического морского льда. Однако Баренцево море зимой часто оказывается у границ тропосферного вихря, где приземная температура выше, из-за чего площадь морского льда уменьшается. С использованием данных реанализа ERA-Interim и спутниковых данных NSIDC показано, что с декабря по февраль площадь арктического морского льда в районе Баренцева моря зависит от формы и расположения тропосферного полярного вихря. На примере динамики полярных вихрей в 1997/1998 и 2015/2016 гг., а также с использованием корреляционного анализа показано, что границы тропосферного полярного вихря могут приближаться по форме и расположению к стратосферному вихрю в период декабря по март. Таким образом, уменьшение площади арктического морского льда в результате изменения границ тропосферного вихря может происходить под влиянием стратосферного полярного вихря в зимний период.

В работе сравниваются хронологии СО2, Н2О, общего давления проб, извлекаемых под вакуумом из годичных колец древесины спилов шести сосен одного региона произрастания, и приводятся результаты анализа. Показано, что спилы имеют различные погодичные распределения СО2, данные по Н2О слабо коррелируют с осадками, но общей для всех анализируемых хронологий является выявляемая цикличность.

В работе рассматривается многофакторное влияние ветровой активности на сферу лесопользования в южно-таежной зоне западной Сибири. Проведена оценка пространственного распределения повторяемости сильных ветров по лесозаготовительным сезонам года.

Исследована микроструктура сплава в очаге макролокализации деформации в процессе его трансформации в шейку. Обнаружена цикличность дислокационных превращений, сопровождающаяся колебательным изменением объемов, занимаемых различными дислокационными субструктурами, значений скалярной плотности дислокаций и плотности субграниц, а также периодической релаксацией внутренних напряжений в результате распада субграниц и перераспределения дислокаций.

Проанализирована динамика температуры по актуальным данным со станций Алтайского региона. Проведенное исследование показало, что изменения климатических характеристик в регионе происходят синхронно. Синхронность в изменении составляющих температурных рядов на всех рассмотренных станциях характеризуется высокой связностью каждой из составляющих с соответствующим типовым полем. Выявлено, что часть изменчивости рядов температуры, описываемая скрытыми периодичностями, составляет в среднем 1,3%, что гораздо больше влияния трендов, которое для большинства станций не превышает 0,3%. Наибольший вклад в изменения температуры в Алтайском регионе вносят гармоники с периодом 20 лет (средние годовые), 40 и 9 лет (зимние), 18 лет (летние), 5-8 лет (осень, весна). Получен долгосрочный прогноз изменения температуры воздуха в регионе до 2030-х гг.

Проведенные мини-содаром измерения профилей скорости ветра в слое 20-200 м показали на его большую эффективность в контроле тонкой структуры атмосферного пограничного слоя (АПС), выявления струйных течений и обнаружении сдвига ветра. Анализ результатов измерений высотных профилей вектора скорости ветра и его вертикального и горизонтального компонентов показал, что аналитические аппроксимации вертикального профиля горизонтальной скорости ветра возможны для нейтральной и неустойчивой стратификаций атмосферы. Довольно хорошо они описываются логарифмическим законом. Найдены константы аппроксимации и оценены погрешности их использования. Установленные физические закономерности п полученные константы для горизонтальной и вертикальной компонент скорости ветра позволяют описывать их почасовую дневную динамику и могут быть рекомендованы для использования в моделях АПС при проведении прогностических расчетов. Векторное представление позволяет визуализировать пространственно-временную динамику поля ветра в атмосферном пограничном слое, в частности оценить форму, размеры струйных течений и сдвига ветра в нем.

Рассмотрены вопросы метрологического обеспечения при изготовлении и эксплуатации ультразвуковых термоанемометров (УЗТА) для измерения метеорологических величин в атмосферном пограничном слое. Представлены необходимые виды испытаний УЗТА: в аэродинамической трубе, в камере нулевого ветра, климатической камере, барокамере. Приведены параметры аэродинамической трубы АДС-60, созданной в ИМКЭС СО РАН. АДС-60 предназначена для проведения испытаний УЗТА на соответствие требованиям Росгидромета по скорости ветра. Представлено описание разработанного портативного комплекта для поверки технических параметров УЗТА в полевых условиях.

Устойчивость стратосферного полярного вихря в зимне-весенний период является одним из ключевых факторов, определяющих продолжительность и масштабы разрушения стратосферного озона в полярной области. Максимум скорости арктического полярного вихря наблюдается зимой, а антарктический вихрь, как правило, усиливается в начале весны. В результате над Антарктикой ежегодно с августа по ноябрь наблюдается масштабное разрушение озона, а над Арктикой с января по март- лишь небольшие эпизодические аномалии. В работе рассмотрена причина высокой силы и устойчивости антарктического полярного вихря в зимне-весенний период. На основе данных реанализа ERA-Interim показана высокая согласованность между внутригодовыми изменениями температуры нижней субтропической стратосферы и скорости зонального ветра в субполярной и полярной нижней стратосфере в Южном полушарии. Результаты численного моделирования с использованием модели PlaSim-ICMMG-1.0 демонстрируют усиление зонального ветра в субполярной области при повышении температуры субтропической стратосферы. Показано, что зимне-весеннее усиление антарктического полярного вихря происходит благодаря увеличению стратосферного меридионального температурного градиента в результате сезонного повышения температуры нижней субтропической стратосферы в этот период.

Установлены статистические закономерности пространственно-временной динамики дисперсии трех компонентов скорости ветра в пограничном слое атмосферы по результатам измерений доплеровским мини-содаром. На протяжении 5-суточного периода измерений в осенний период с 12 оп 16 сентября 2003 г. значения дисперсии х- и у-компонентов скорости ветра лежали в интервале от 0.00й до 10м2/с2; для z-компонента от 0.001 до 1.2 м2/с2. Отмечался их рост в утренние часы (около 11:00 местного времени) и в вечернее время (с 18:00 до 22:00 местного времени), что объясняется началом прогрева и последующего охлаждением земной поверхности, которые сопровождаются усилением движения воздушных масс. В ночное время (с 00:00 до 5:00 местного времени) дисперсия z-компонента изменяется от 0.01 до 0.56 м2/сц, что хорошо согласуется с имеющимися в литературе данными. Найдены константы аппроксимации и оценены погрешности их использования, что позволяет описывать суточную динамику дисперсии скорости ветра.

Важным открытием физики моря, привлекшим внимание мировой научной общественности, является открытие так называемых синоптических (мезомасштабных) вихрей океана. Эти вихри с горизонтальными размерами порядка ста километров играют в океане такую же роль, как и циклоны и антициклоны в атмосфере и определяют "погоду" в океане. В течении трех десятилетий эти вихри исследовались как в натурных условиях, так и теоретически, включая численные эксперименты. Были проведены глобальные натурные эксперименты, в которых участвовали все ведущие страны Мира. Эксперименты поставили ряд важных вопросов, касающихся физики океанских вихрей. Построены соответствующие теории. В данной монографии излагаются решения именно таких проблем.

Изложено содержание курса лекций по динамической метеорологии, читаемых автором ежегодно начиная с 2009 г. для аспирантов Гидрометцентра России. Рассмотрены основные положения динамики атмосферы и способы её описания в теоретических и численных моделях. Представлены постановки основных линейных задач об устойчивости атмосферы и важнейшие свойства решений этих задач. Охарактеризованы свойства волновых движений и вихреобразования, описываемых решениями этих задач, и качественные эффекты нелинейного развития неустойчивых возмущений. Теория атмосферного фронтогенеза, модели фронтов и практические их приложения рассмотрены в некоторых деталях. Вкратце обсуждены особенности задач постпроцессинга модельных полей, исследования атмосферных процессов с помощью диагностических расчетов по реальным и модельным данным, верификации численных прогнозов. Предназначена для аспирантов и студентов старших курсов метеорологических специальностей и научных работников.