В монографии представлено обобщение результатов разработки и использования полной нестационарной полуторамерной численной модели конвективного облака и её модификаций. Модель позволяет получать и интерпретировать данные о пространственно-временном распределении основных характеристик конвективных облаков. Разработаны разные версии модели, учитывающие такие процессы, как электризация и разделение зарядов, взаимодействие облачных и аэрозольных частиц, влияние конвективного облака на безопасность полетов др. Имеется версия модели, предназначенная для прогноза образования и развития конвективных облаков и связанных с ними опасных явлений. Наряду с моделями большой размерности, полуторамерные нестационарные модели являются эффективным инструментом для решения определенного круга фундаментальных и прикладных задач физики облаков. По сравнению с первым изданием, опубликованным в 2007 г., монография дополнена рядом новых материалов.

В книге представлены материалы лекций по проблеме взаимодействия атмосферы и гидросферы, прочитанных во время Школы молодых ученых - международной конференции по вычислительно-информационным технологиям для наук об окружающей среде, проведенной в г. Петрозаводске с 25 августа по 5 сентября 2013 г. Лекции оформлены в виде отдельных глав учебного пособия, в которых рассматриваются такие проблемы, как роль океана в наблюдающейся и возможной климатической изменчивости; модели и методы, используемые в задачах крупномасштабного взаимодействия атмосферы и океана; проблема усвоения данных наблюдений в моделях циркуляции океана и морей; региональные и локальные аспекты взаимодействия атмосферы и гидросферы; вычислительно-информационные технологии для анализа климатических изменений. В заключительной главе представлены результаты, полученные участниками школы при выполнении практикума по моделированию изменений климата. Для специалистов в области наук о Земле, информатики и прикладной математики, аспирантов и студентов соответствующих вузов.

Рассматриваются задачи математического моделирования влияния аэрозольных частиц и радиоактивных веществ на электрическое состояние атмосферы. Рассчитываются коэффициенты присоединения атмосферных ионов к аэрозольным частицам. даются оценки вклада радиоактивных веществ в интенсивность ионообразования в атмосфере. Приводятся методы расчета структуры электродного приземного слоя с учетом этих факторов в приближении классического и турбулентного электродного эффекта. Формулируется задача математического моделирования глобальной электрической цепи (ГЭС) в земной атмосфере с учетом различных генераторов, действующих в атмосфере. Рассматриваются стационарная и нестационарная модели ГЭС с учетом грозовых облаков, как генераторов электрического поля атмосферы. Обсуждаются также космические факторы, влияющие на электрическое поле атмосферы. Приводятся оценки влияния аэрозольных частиц и радиоактивных веществ на основные параметры глобальной электрической цепи.Монография представляет интерес для студентов, аспирантов, преподавателей метеорологических и экологических специальностей.

В монографии приводятся результаты анализа современного состояния физики градовых облаков и активных воздействий на них, формулируются основные направления развития данного научного направления. Показано, что в настоящее время оно находится в стадии завершения крупного этапа исследований и перехода к следующему этапу своего развития, на котором основное усилие должно быть направлено на исследование формирования макро- и микроструктурных характеристик облаков с учетом их эмерджентных свойств. Затронуты такие методы исследования облаков и облачных процессов, как лабораторное моделирование микрофизических процессов, исследование облаков радиолокационными методами и математическое моделирование их образования и развития в естественных условиях и при активном воздействии. Обсуждаются основные проблемы моделирования облаков и некоторые направления его развития. Приведены разработанные в последние годы в Высокогорном геофизическом институте модели градовых облаков и результаты расчетов формирования макро- и микроструктурных характеристик конвективных облаков. Книга рассчитана на специалистов в области физики облаков и математического моделирования конвективных облаков. Она также будет полезна студентам старших курсов и аспирантам соответствующих специальностей.

В монографии приводятся принципы построения и численной реализации модели общей циркуляции океана, разработанной в Институте вычислительной математики (ИВМ) РАН. В настоящее время это единственная модель данного типа, способная адекватно воспроизводить циркуляцию Мирового океана при расчетах на большие времена. Проведено объединение моделей общей циркуляции атмосферы и океана в совместную климатическую модель. Выполнены исследования формирования циркуляции океана и его отклика на короткопериодные и долгопериодные атмосферные воздействия. Получен ряд важных выводов об особенностях формирования циркуляции океана и прогноза климатического состояния совместной системы атмосфера-океан. Разработанная модель океана может применяться для решения различных научных и практических задач, связанных с моделированием циркуляции Мирового океана и его отдельных акваторий. Монография будет полезна специалистам в области общей циркуляции океана и атмосферы, климатологии, а также студентам и аспирантам.