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.

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.

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.

В настоящем сборнике представлены работы, в которых рассматриваются вопросы разработки лазерных локаторов для зондирования атмосферы и их отдельных узлов. Большое внимание уделено вопросам оптимального приема и регистрации лидарных сигналов, а также системам автоматизированной обработки результатов измерений.Здесь же рассматривается широкий круг вопросов, связанных с разработкой и исследованием акустических и радиоакустических методов зондирования параметров атмосферы - турбулентности, скорости ветра, температуры и т. д. Приведены описания локационных систем и систем обработки сигналов.Сборник предназначен для специалистов по геофизике, метеорологии, а также для специалистов, разрабатывающих и применяющих средства и методы лазерной и акустической техники для исследования атмосферы.

Получены оценки пространственно-временной изменчивости климатических характеристик на территории Западной Сибири за 1976-2014 гг. Установлено влияние на эту изменчивость параметров циркуляции атмосферы, таких как составляющие скорости ветра, относительная завихренность, индексы крупномасштабной циркуляции. Выявлено, что в зимние месяцы процесс потепления сменился процессом похолодания, что связано, в первую очередь, с изменением процессов атмосферной циркуляции, описываемых индексом SCAND.

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.

В настоящей книге представлены результаты экспериментальных, теоретических и модельных исследований динамики волновых и обменных процессов в атмосфере, выполненных в последние годы в Институте физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН. Рассматривается широкий круг вопросов: взаимодействие атмосферы с подстилающей поверхностью, развитие, распространение и взаимодействие волн вихревых систем и турбулентности в толще атмосферы от приземного слоя до нижней атмосферы и систематическое влияние этих процессов на результаты дистанционного зондирования. Книга будет полезна широкому кругу читателей: специалистам, работающим в данной области знания, аспирантам и студентам, изучающим науки о Земле.

По данным наблюдений на метеорологических станциях и данным реанализа были получены оценки сезонно-суточных величин суммарной радиации и скорости ветра в российском секторе Арктики за временной интервал (7-8 кВт/ч/м2), при этом в летние месяцы при перемещении с запада на восток отмечается его общее увеличение. Получено, что средняя величина скорости ветра в регионе составляет 4-6 м/с и не изменяется значительно в течение года. Минимальные значения скорости ветра от зимы к лету увеличиваются, а максимальные уменьшаются.

В учебном пособии освещены основные вопросы охраны атмосферного воздуха: влияние загрязнителей атмосферы на здоровье людей, нормирование качества атмосферного воздуха, организация наблюдений за загрязнением атмосферного воздуха, влияние метеорологических условий на распространение примесей, моделирования переноса примесей в атмосфере и др.Учебное пособие рассчитано на широкий круг читателей. интересующихся вопросами охраны атмосферного воздуха, для студентов различных специальностей, в первую очередь для студентов. обучающихся по направлениям "Гидрометеорология" и "Экология и природопользование".Учебное пособие подготовлено при поддержке ФЦП "Кадры", Соглашение №8345.

Рассматриваются результаты исследований ИМКЭС СО РАН, связанных с разработкой и использованием средств дистанционного зондирования для текущего мониторинга метеорологического состояния атмосферы. Это, прежде всего, средства активного акустического зондирования, а также средства радиометрического ( пассивного) зондирования, в целом обеспечивающее контроль температурно-ветровой структуры и характеристик турбулентности в нижнем слое атмосферы и влагосодержания тропосферы. Описывается аппаратно-программный комплекс мониторинга и прогнозирования состояния атмосферы над заданной территорией в окрестностях г. Томска, состоящий из распределенных по территории измерительных пунктов дистанционного зондирования ( исследовательский полигон).

Описывается измерительная метеорологическая система на основе четырех постов ультразвуковых АМС серии АМК-03, территориально разнесенных на несколько десятков километров в окрестностях г. Томск, контроллеров для передачи методанных через Интернет, сервера для сбора информации и специального программного обеспечения. Приводятся примеры синхронных измерений основных метеорологических величин на постах, их корреляционный анализ для четырех периодов недельных наблюдений и функций взаимной пространственно-временной корреляции. Система является прототипом для реализации технологии мезомасштабного мониторинга атмосферного приземного слоя.

Приведены краткие сведения и технические характеристики приборов, устройств. систем и комплексов. которые создавались в ИОМ СО РАН в течение 30 лет для исследования оптико-метеорологических параметров атмосферы и могут быть использованы в задачах экологического и метеорологического мониторинга окружающей среды. Рассмотрены проблемы. связанные с метрологическим обеспечением создаваемых приборов и методик выполнения измерений.

В данной работе за временной интервал 1976- 2016 гг. проведен анализ межгодовой изменчивости среднесезонных значений температуры воздуха, скорости ветра, количества атмосферных осадков и их экстремумов для Западной Сибири отдельно для севера и юга территории, а также для Томской области. Исследование проводилось по данным наблюдений на метеорологических станциях (NOAA и ВНИИГМИ-МЦД ). Кроме того, привлекался реанализ ERA Interim По данным инструментальных наблюдений установлено, что в начале ХХI века в весенне-летний период потепление наблюдалось на всей территории Западной Сибири, а зимой на юге региона ( в том числе и в Томской области) отчетливо проявляется похолодание, тогда как в северной его части температура стабильно росла. Временной ход среднегодовых величин количества осадков подобен ходу температуры воздуха, а скорость ветра уменьшалась во все сезоны. Анализ временного хода экстремальных оценок температуры воздуха также показал, что на юге Западной Сибири в зимние месяцы наблюдается похолодание. Кроме того, зимой происходило увеличение положительных экстремальных значений количества осадков и скорости приземного ветра. Летом, напротив, появляется вероятность возникновения засушливых периодов, поскольку наблюдается рост отрицательных экстремальных значений количества осадков. Эта тенденция особенно выражена на юге Западной Сибири, а также в Томской области. Сравнение среднесезонных оценок температуры и количества осадков по данным наблюдений и реанализа показало высокую степень их подобия. При этом наименьшее сходство характерно для оценок скорости ветра, особенно на севере Западной Сибири. Получено, что в начале ХХI века в Западной Сибири увеличивается экстремальность климата, которая характеризуется как ростом числа дней с опасным явлением, так и усилением экстремумов исследуемых климатических величин. Это создает предпосылки для перехода экстремальных климатических событий в разряд опасных метеорологических явлений.

Обобщены результаты научных исследований и разработок, выполненных в ИОМ СО РАН за 30-летний период, по развитию технических средств и технологий лазерного и акустического зондирования окружающей среды, перспективных с точки зрения дистанционности и оперативности при определении профилей аэрозольных загрязнений и метеорологических величин, а также мониторинга пространственно-временных вариаций их полей. Представлены созданные в Институте наземные, самолетные и космические лидары для зондирования атмосферы и подстилающей поверхности и технологии их применения и проектирования. Рассмотрены направления проводимых в Институте работ по акустическому зондированию атмосферного пограничного слоя и достижения по созданию новых технических средств и технологий для этих целей. Представлены результаты применения созданных технических средств и технологий акустического зондирования для мониторинга атмосферного пограничного слоя и распространения звука в нем.