В монографии рассмотрен современный уровень состояния вычислительно-информационных технологий мониторинга и моделирования климатических изменений и их последствий для окружающей среды. Подробно описана вычислительно-геоинформационная веб-платформа для работы с геопривязанными климатическими данными. Представлен обзор современных и ожидаемых в будущем климатических изменений и их последствий. Показана сложившаяся ситуация в области вычислительно-информационного обеспечения мониторинга и моделирования климатических процессов. Детально проанализированы современные вычислительно-информационные технологии для работы с геопривязанными данными. Приведены первые результаты исследований климатических изменений и их последствий на территории Сибири, полученные с помощью системы "Климат". Книга рассчитана на специалистов в области метеорологии, климатологии, информатики и прикладной математики.

Представлены результаты исследований мощности сезонномезлого слоя и температурного режима торфяных почв олиготрофного болота в южно-таежной зоне Западной Сибири. Экспериментальные наблюдения выполнены в 2011-2017 гг. при помощи атмосферно-почвенного измерительного комплекса на глубинах от 0 до 240 см на пяти площадках: гряде и мочажине грядово-мочажинного комплекса, низком и рослом рямах и топи. Анализ результатов показал существенные различия в температурном режиме почв и глубине сезонного промерзания на площадках с высоким и низким уровнями болотных вод. Предложенная регрессионная модель позволяет прогнозировать максимальную глубину промерзания с использованием данных о максимальной высоте снега и средней за зиму температуре воздуха.

Цель работы- оценка влияния вариации снежного покрова на территории Западной Сибири в октябре на температурный и циркуляционный режимы указанной территории в последующий зимний сезон. Исследование проводилось с использованием нескольких массивов данных ( данные наблюдений - ВНИИГМИ- МЦД, NOAA; реанализы- NCEP/NCAR и ERA - Interim; данные климатического моделирования - INMCM4 и INMCM5). Это позволило минимизировать вклад возможных ошибок исходных данных в итоговый результат. Для выявления влияния низкочастотной составляющей изменчивости рассматриваемых параметров на конечный результат были рассмотрены исходные ряды данных и ряды данных с исключенным трендом. Значимая отрицательная линейная связь площади снежного покрова в октябре с циркуляционным режимом, сформировавшимся в последующий зимний сезон, обнаружена лишь на коротких временах. При этом значимая связь с температурой воздуха на этих же временных интервалах не обнаружена для всех массивов данных, кроме данных наблюдений.

Для азиатской территории России, ограниченной 45-80 с.ш. и 60-180 в.д., по данным реанализа JRA-25 за период современного глобального потепления 1979-2008 гг. исследованы изменчивости пространственно-временных распределений температуры и элементов радиационного и теплового балансов. Показано, что с начала 90-х гг. ХХ в. наблюдается рост отраженной системой "земная поверхность-атмосфера" коротковолновой радиации. Этот рост находится в соответствии с динамикой облачного покрова и приходящего на поверхность коротковолнового излучения. Среднегодовые значения радиационного баланса на верхней границе атмосферы являются отрицательными, что соответствует отрицательным значениям усредненных по территории среднегодовых температур воздуха. Нисходящий тренд радиационного баланса ярко выражен в период после начала 90-х гг. ХХ вв.

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.

Предложен способ определения общего балла облачности по цветным панорамным изображениям всего небосвода путем анализа цветовых составляющих каждой точки изображения с использованием RGB-модели синтеза цвета. Точке исходного изображения присваивается значение "синева неба", если значение ее синей составляющей больше значения и красной и зеленой составляющих. И наоборот, значение "не синева неба" присваивается тем точкам, у которых значение синей составляющей ниже, чем значение или красной или зеленой составляющих Общий балл облачности определяется как относительное количество точек изображения, которым присвоено значение "не синева неба".Проведено сравнение значение общего балла облачности, полученных визуальным способом по данным метеообсерватории ИМКЭС СО РАН и с помощью программы "Синева", реализующей предлагаемый способ.

Предлагаются рекомендации по оценке оправдываемости и эффективности долгосрочных, среднесрочных и краткосрочных прогнозов характеристик речного сока и притока воды в водохранилища, а также рекомендации по построению, проверке и оценке эффективности прогнозов, выпускаемых в вероятностной форме. Они основаны на использовании современных достижений в области статистического анализа гидрометеорологической информации. Их использование позволяет получать объективную оценку качества методик прогнозирования речного стока, выбирать их них оптимальные варианты и намечать пути их дальнейшего совершенствования.Рекомендации направлены на повышение эффективности и качества планирования водохозяйственных мероприятий и осуществления оперативных решений по защите от опасных проявлений водного режима рек и использованию водных ресурсов.Для специалистов в области гидрометеорологических прогнозов, гидрологии, водного хозяйства, мониторинга окружающей среды и экологии.

В монографии даны эколого-систематический обзор и анализ видов различных таксономических и экологических групп животных и растений водных и наземных экосистем разного уровня в пределах Байкальской Сибири, с преимущественным вниманием к территориям бассейна оз. Байкал и Бурятии. Предложены схемы классификации факторов, воздействующих на биоразнообразие растительных сообществ и формаций, экологических групп животных, включая паразитов гидробионтов. Публикуемые материалы представляют собой часть фактической базы данных интеграционного проекта "Структурно-динамическая организация и методология устойчивого использования биологического разнообразия Сибири", выполняемого институтами биологического профиля СО РАН под руководством академика И. Ю. Коропачинского. Книга предназначена для биологов (микробиологов, ботаников и зоологов), экологов (почвоведов, гидробиологов и паразитологов), специалистов в области природопользования, преподавателей и студентов биологических и биолого-географических факультетов вузов.

Приведены общие сведения об уссурийском полиграфе - опасном инвазионном стволовом вредителе пихты сибирской, в том числе о его распространении в районах инвазии, биологии и экологии, вредоносности, методы выявления вредителя в насаждениях и оценки состояния поврежденных древостоев, принципы организации мониторинга и меры защиты сибирских пихтовых лесов.Методическое пособие адресовано научным работникам. специалистам лесного хозяйства, лесоустройства, защиты леса. карантина растений, охраны природы на территориях произрастания пихтовых лесов, преподавателям и студентам высших и средних специальных учебных заведений биологического и лесохозяйственного профиля и всем интересующимся проблемами биологических инвазий и влияниям инвазионных дендрофильных насекомых на лесные экосистемы.

В течение последних нескольких десятилетий наблюдается смещение к полюсу таких элементов общей циркуляции атмосферы, как ячейка Гадлея и штормтреки. На основе результатов численного моделирования динамики климата с использованием идеализированной модели климатической системы показано, что тенденция к смещению штормтреков Северного полушария в условиях потепления климата (по сценарию RCP-8.5) к полюсам будет продолжаться. Обсуждаются также другие особенности динамики общей циркуляции в условиях меняющегося климата, обнаруженные в ходе численного эксперимента.

Обзор содержит наиболее значимые результаты работ российских ученых в области динамической метеорологии, выполненных в 2011-2014 гг. Он является частью Национального отчета России по метеорологии и атмосферным наукам, подготовленного для Международной ассоциации по метеорологии и атмосферным наукам (IAMAS). Отчет был рассмотрен и одобрена на XXVI Генеральной ассамблее Международного союза геодезии и геофизики (IUGG). К обзору прилагается список основных публикаций российских ученых по динамической метеорологии за 2011-2014 гг.

В работе на обширном фактическом материале проведен системный анализ эколого-геохимического воздействия нефтегазодобывающего комплекса на природную среду Западной Сибири. Рассмотрены основные геохимические характеристики природных ландшафтов тундровой и таежной зон, выполнена оценка микроэлементного сотава почвообразующих пород и почв. Проанализированы виды техногенного загрязнения на стадиях геолого-разведочных работ и эксплуатации месторождений, отражены закономерности миграции различных загрязнителей. Обобщены данные гидрохимического мониторинга на месторождениях Ханты-Мансийскогго автономного округа. Доказано формирование гидрохимических аномалий при нарушении принципов безопасного природопользования. Отмечена тенденция к постепенному снижению солевого и нефтяного загрязнения. Издание рассчитано на специалистов в области геоэкологии и охраны природы.

Приведены результаты комплексного палеоэкологического исследования грядово-мочажинного болотного комплекса на территории южной тайги Западной Сибири на примере двух разрезов "Мочажина" и "Гряда". Особое внимание уделено обнаружению климатических воздействий на формирование торфяных залежей в голоцене.

Предложен комплексный подход оптического анализа состава, состояния и наличия контрафактных примесей в волокнах естественного и синтетического происхождения. Использование недорогой в реализации спектроскопической методики позволяет оперативно идентифицировать состав и состояние волокон. Приведены примеры, показывающие ее потенциальные возможности. Установлено, что предложенная методика позволяет определять химические связи, разрывающиеся после механических воздействий.

Дополнительные наблюдения на водосборных бассейнах с высокой паводковой опасностью позволяют заблаговременно предупредить о возможном развитии чрезвычайной ситуации, а также принять меры для уменьшения ущерба региону. В связи с этим в бассейне р. Маймы была установлена система автономного мониторинга состояния окружающей среды, разработанная в Институте мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, получившая название Автономный комплекс "Майма". На основе синхронных наблюдений в нескольких точках водосбора он позволяет осуществлять непрерывный дистанционный мониторинг гидрометеорологической ситуации в реальном времени с любой заданной периодичностью измерений в любой заданной точке водосбора и моментально проводить ее оценку. В данной статье показано, как проходило половодье 2016 года и каковы различия внутригодовой динамики измеряемых параметров в двух пунктах наблюдений, расположенных на территории бассейна реки всего 30 км друг от друга. Также затронута проблема пропускной способности почвы и грунтов во взаимодействии с метеорологическими характеристиками в период весеннего половодья. Выявлено, что синхронные наблюдения в нескольких точках водосбора позволяют уменьшить ущерб от чрезвычайной ситуации гидрологического характера в бассейне реки.

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 представленной монографии теоретически и экспериментально на различных природных и искусственных объектах обоснованы роль, значение и условия формирования и функционирования преимущественных потоков влаги и веществ. Выделены и физически обоснованы наиболее вероятные периоды их возникновения в годовом водном режиме почв в условиях гумидного климата. Определена количественная роль этого явления в годовом цикле. Разработаны методические подходы и процедуры качественной и количественной оценки преимущественных потоков влаги и веществ. Определены масштабы массопереноса в почвах, оценены возможности и величины указанного явления на различных иерархических уровнях исследования почв. Изучены особенности формирования преимущественных потоков влаги в почвах в связи с почвенной анизотропией. Оценена их роль в изменении фундаментальных свойств почв, а также в устойчивом функционировании почвенного покрова в целом. Для специалистов в области почвоведения, экологии, гидрологии и других наук о Земле.

Полагается, что внешнее вынуждающее воздействие синхронизирует природно-климатические процессы и проявляется в сходстве их существенных признаков. Вводятся ортогональные составляющие процессов, отличающиеся совпадением и несовпадением существенных признаков. Отношения между составляющими можно интерпретировать как приток энергии от Солнца и как сток энергии. Для вычисления составляющих разработаны алгоритмы на основе преобразования Фурье в базисе тригонометрических функций. Теория применена для декомпозиции рядов чисел Вольфа и температуры с 818 метеостанций Северного полушария Земли в интервале с 1955 по 2010 г. Новый подход характеризует проявления вынуждающей силы и соответствует известным представлениям о природно-климатических процессах, поэтому является информативным, непротиворечивым и пригодным для анализа рядов наблюдений.