В статье приведены результаты корреляционного анализа временных рядов общего содержания озона и приземного уровня биологически активной УФ-В солнечной радиации на длине волны 305 нм для регионов Канады в умеренных (выше 50 с.ш.) и полярных широтах.Показано, что, несмотря на метеорологические и геофизические различия регионов и модулятором изменчивости биологически активной части спектра служит озоносфера.Выявлена высокая степень корреляции временных рядов межсуточной и среднемесячной изменчивости коротковолновой УФ-В радиации, в том числе для вегетационного периода, с колебаниями ОСО, что позволяет при отсутствии статистически обеспеченных рядов радиационных наблюдений в качестве альтернативной замены использовать временные ряды ОСО в любых регионах циркумполярной зоны.

Приведены результаты корреляционного анализа рядов наблюдений общего содержания озона (ОСО) и ультрафиолетовой радиации диапазона длин волн 300-315 нм (УФ-В-радиация) станций умеренного пояса Северного полушария (выше 50о с.ш.) России и Канады, расположенных в зоне произрастания бореальных лесов. Показано, что в этой климатической зоне основным модулятором биологически активной части спектра УФ-В-радиации является озоносфера. Определены коэффициенты радиационного усиления солнечного излучения в УФ-В-области спектра. Показано, что истощение ОСО на 20% относительно многолетнего среднего более чем в 2 раза повышает дозу солнечного излучения коротковолновой части спектра УФ-В-радиации относительно ее климатической нормы.

В статье рассмотрено влияние повышенных доз биологически активной УФ-В радиации на наземные и водные экосистемы. Показано, что ускорение роста СО2 в атмосфере в 80-90-х гг. XX в. до 1,6 млн-1 в год произошло при систематическом росте в этот период УФ-В радиации из-за длительной вулканогенной депрессии озоносферы вследствие аномально высокой частоты извержений вулканов, выбрасывающих продукты в стратосферу. Ускорению роста атмосферного СО2 способствовало не только подавление фотосинтетической активности в наземных и водных экосистемах, но и снижение поглотительных свойств Мирового океана из-за существенного повышения температуры его поверхности в этот период примерно на 0,7С за счет интенсивного поглощения увеличивающейся УФ-В радиации растворенным органическим веществом.

Анализ данных плотности годичных колец хвойных в периоды 1979-1993 и 1979-2006 гг. позволяет выявить закономерности в отклике деревьев на изменения условий окружающей среды с учетом процессов аномального снижения и естественного восстановления общего содержания озона. Реконструкции изменений общего содержания озона за последние 300 лет вдоль уральского меридиана по данным спутникого мониторинга общего содержания озона TEMIS (проект Tropospheric Emission Monitoring Internet Service) и откликам стволовой древесины, определенным по данным максимальной плотности годичных колец сосны, ели и лиственницы, были выполнены на основе методов дендрохронологического и спектрального сингулярного анализа, что позволило сопоставить картины нынешнего и прошлого состояния полей стратосферного озона. Хотя изменения стратосферного озона могут выступать в роли фактора, существенно ограничивающего годичный прирост древесины, такой подход к оценкам возможен только при наложении реакций деревьев под воздействием ультрофиолетовой радиации в спектральном диапазоне 280-315 нм на стрессовые реакции от других климатических факторов. По результатам численного моделирования для трех диапазонов широт были рассчитана модели максимальной плотности годичных колец в зависимости от изменений общего содержания озона и приведены реконструкции прошлых изменений. Засушливость климата и его цикличность усиливают связанное с увеличением солнечной радиации стрессовое воздействие озоносферы на растительность и позволяют разделить отклики деревьев по стрессорам статистическими методами. Реконструкции общего содержания озона с апреля по сентябрь для уральского меридиана показывают, что уровень общего содержания озона еще не достиг прежних исторических значений.

Излагаются общетеоретические вопросы обширной проблемы радиационного баланса Земли, его связи с климатом. Основное внимание уделено систематическому изложению физических основ измерений всех компонентов радиационного баланса и самих методов обработки спутниковых наблюдений соответствующих энергетических потоков. Приводятся сведения об основных спутниковых проектов измерений солнечной постоянной и уходящих потоков радиации. Большое место отведено изложению теоретических и методических вопросов, разработанных авторами, описанию созданной в Саратовском государственном университете спутниковой аппаратуры. Для специалистов в области метеорологии, климатологии, геофизики, преподавателей и обучающихся по ряду дисциплин наук о Земле.

Приводится описание принципа работы многоэлементного ориентированного измерителя характеристик солнечного излучения, не имеющего подвижных элементов и способного определять суммарную, прямую и рассеянную радиацию и продолжительность солнечного сияния.

В результате статистического анализа накопленных в мировой сети инструментальных данных выявлены закономерности наблюдаемых климатических и экосистемных изменений в Сибирском регионе. Показано, что потепление в Сибири за последний климатический (30-летний) период характеризуется неоднородной субрегиональной структурой с мезомасштабными очагами ускоренных темпов потепления до 0,5С/10 лет. Тренды приземного атмосферного давления за тот же период имеют менее контрастную субрегиональную структуру с уменьшением среднегодового давления до 0,2-0,4 Гпа/10 лет.Во временной изменчивости климатических параметров за прошедшее столетие по результатам вейвлет-анализа выделены масштабы периодичностей в 10-12 и в 30-50 лет. По вейвлет-спектрам для приземной температуры Западной Сибири и индекса Северо-Атлантического колебания выявлена их корреляционная связь в 1940-1990 гг. с временным сдвигом до семи лет в отдельные годы. Этот климатический феномен объясняется возможными инерционными механизмами океанического переноса тепла.По результатам анализа наземных и аэрокосмических инструментальных наблюдений обсуждаются климатические эффекты сибирских болот (на примере Большого Васюганского болота).

В монографии обобщаются современные данные спутниковых наблюдений влияния космических факторов на процессы в озоносфере Земли. Рассматриваются физические механизмы образования озоноактивных составляющих - оксидов водорода - и азота - под воздействием частиц высоких энергий. Приводятся результаты численного моделирования таких воздействий и их сравнение с наблюдениями. Изложены современные представления о структуре, физических процессах в земной атмосфере, нижней ионосфере, и о влиянии процессов в магнитосфере на распространение частиц высоких энергий.

Рассмотрено состояние средств наблюдений на геофизическом стационаре ИОМ СО РАН. Помимо сертифицированной метеостанции II категории в составе стационара действуют посты наблюдений рассеянной УФ- радиации, напряженности электрического поля, содержания ртути в окружающей среде. Дается краткое описание соответствующих средств наблюдений и приводятся некоторые полученные с их помощью результаты. Рассматриваются ближайшие перспективы развития средств наблюдений.

Монография посвящена проблеме воздействия аэрозоля на климатические процессы в атмосфере. В ней рассматриваются вопросы от микрофизических процессов образования и эволюции аэрозольных частиц до образования макромасштабных облачных систем. В первой части книги обсуждаются результаты наблюдений пространственно-временной изменчивости аэрозольных характеристик и облачных образований над всеми континентами и океанами. Во второй части рассматриваются проблемы механизмов образования аэрозольных частиц из малых газов, их нуклеационного роста до ядер конденсации и в результате химических реакций на поверхности частиц с последующим образованием облачных элементов. В третьей части монографии анализируется информация о глобальной пространственно-временной изменчивости концентрации аэрозоля разных типов, их химических и оптических свойствах и влиянии этих свойств на климатические процессы в атмосфере. Монография представляет интерес для специалистов в области физики атмосферы, метеорологии и физической климатологии, а также для студентов соответствующих специальностей.

Излагаются результаты исследований в различных областях гидрометеорологии. Дается обзор работ о прогнозе характеристик атмосферы и океана на основе ансамблевого подхода. Анализируются выполненные на основе гидродинамических моделей расчеты ветрового волнения в Балтийском. Черном и Печорском морях, течений и уровня при штормовом нагоне в Азовском море. Исследуются особенности формирования опасного волнения в Северной Атлантике и излагаются результаты прогнозов этого явления. Описываются методы долгосрочного прогноза ледовых условий на дальневосточных морях и в Финском заливе.Анализируются условия образования "малых" вихрей в атмосфере. Исследуются роль солнечной радиации в периоды сумерек в развитии и продуктивности яровых зерновых культур. Даются оценки рисков нанесения ущерба опасными метеорологическими явлениями.Сборник рассчитан на специалистов в области гидрометеорологии.

В книге рассмотрены основные представления о влиянии климата на человека - биоклиматология человека. Приведены характеристика ультрафиолетовых ресурсов, комплексная оценка влияния биоклимата на тепловое состояние и теплопотери органами дыхания человека. Даны оценка изменчивости погоды и её влияние на патологические реакции у метеочувствительных больных. Определены погодно-климатические контрасты при миграции жителей на территории Западно-Сибирской равнины и в некоторые регионы европейской территории России. Для специалистов в области курортологии, физиологии, гигиены, медицинской географии, прикладной климатологии и для всех интересующихся проблемой "Человек - окружающая среда".

Описываются методика и результаты комплексного эксперимента по исследованию влияния облаков ( матрица обратного рассеяния света, оптическая толща, отношение рассеяния ) и их геометрические характеристики ( высоты нижней и верхней границ, вертикальная мощность ) определялись на основе лидарных данных, а поток рассеянной солнечной радиации над точкой стояния лидара измерялся зенитным пиранометром. Показано, что зеркальные ОВЯ, т.е. состоящие из преимущественно горизонтально ориентированных ледяных кристаллов, существенно уменьшают поток рассеянной солнечной радиации, приходящей к земной поверхности из призенитной области небосвода, по сравнению с ОВЯ с такой же оптической толщей, но с хаотической ориентацией частиц.

Обобщены результаты многолетних стационарных фитоклиматических исследований в лесных биогеоценозах северной и средней подзон тайги Коми АССР. Приводятся сведения о метеорологических характеристиках и радиационно-тепловом режиме хвойных насаждений. Дан анализ экологических факторов, обусловливающих продуктивность фитоценозов таежной зоны. Оценена система коэффициентов полезного действия использования солнечной радиации в продукционном процессе соснового, елового и сосново-елового фитоценозов.

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.

Проблемы экосистемных изменений и организации цикла средообразующих климатообразующих процессов исследованы в рамках системно-эволюционной методологии на основе совместного анализа сопряженных изменений сред, компонентов геосферы и межсистемных отношений в региональной природно-климатической системе. Выявлена климатические значимая роль подвижных циклонов и получены количественные оценки их вклада в изменение характеристик климата Западной Сибири. Условно обратимые преобразования экосистема вызывают межгодовые и условно обратимые многолетние изменения характеристик регионального климата.Направленность и характер эволюционно значимых изменений биосистем, в том числе и биоценозов, определяются их отношениями в рамках многоуровневой иерархии природно-хозяйственных и биоклиматических отношений. Сокращение биомассы и продуктивности биоценозов, уменьшение биоразнообразия свидетельствуют о нарушении естественных процессов экстенсивного развития сообществ организмов в биосфере.

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.

Детально изучены два торфяных разреза олиготрофного грядово-озерного комплекса южнотаежного болота Иксинского. Выполнены анализы ботанического состава, степени разложения, зольности и плотности торфа, численности диатомовых водорослей. Датированы 14 проб торфа. Проведена реконструкция фитоценозов и водных режимов. Предложена методика повышения качества хронологии торфонакопления с учетом его перерывов, использованием скорости аккумуляции торф соседних слоев-аналогов, радиоуглеродных дат-аналогов, синхронизации торфяных разрезов по сходным стадиям водного режима. На основе системно-эволюционного методического подхода и индикаторов палеокриогенных процессов обнаружены многочисленные нарушения эндогенного развития, обусловленные совместным влиянием континентального климата и значительной дифференциации микрорельефа минерального дна, сложенного карбонатными суглинками. Выявлено формирование комплексности и гетеротрофности уже на стадии заболачивания; частые (вековые и внутривековые) резкие смены растительных сообществ и водного режима, значительные колебания уровней болотных вод; псевдоинверсии на более минеротрофную стадия развития; длительное сохранение комплексности; типовое и фитоценотическое разнообразие комплексов; преобладание топяных и топяно-озерных комплексов; блоковый характер торфонакопления, неоднократные перерывы в аккумуляции торфа из-за формирования вторичных озер во влажные потепления, многолетнемерзлых бугров пучения в сухие похолодания, вторичных термокарстовых озер в периоды последующих потеплений. Отмечено преобладание климатические обусловленных стадий развития, многократное влияние палеокриогенных процессов, максимальное влияние на функциональное состояние болот холодных сухих и влажных периодов. Это подтверждает наличие в лесной зоне Западной Сибири, наряду с эндогенным типом болотообразовательного процесса, регионального, климатически обусловленного типа. Чуткий отклик изученного типа комплекса позволяет создавать высокоразрешающие реконструкции и прогнозы как функционального состояния болот, так и климата.

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.

Учебное пособие создано на основе курсов лекций в Стэнфордском Университете и посвящено физико-техническим аспектам «новой энергетики». Руководство исчерпывающе излагает современную проблематику тепловых машин (включая двигатель Стирлинга, термоэлектричество и преобразователи энергии океана); водородную энергетику от производства и аккумулирования водорода до топливных элементов; прямое использование солнечной радиации и через биомассу; ветроэнергетику и использование океанских приливов и течений. Все главы книги снабжены большим количеством задач для самостоятельного решения, что делает её уникальным в мировой литературе источником для самообразования. Для студентов и преподавателей инженерно-физических и энергетических факультетов, исследователей и разработчиков, специалистов-энергетиков.

Описаны численный (Монте-Карло) и аналитический методы расчетов характеристик коротковолновой солнечной радиации в безоблачной и облачной атмосфере Земли соответственно. Рассмотрены особенности подготовки и проведения радиационных экспериментов и обработки полученных данных по опыту многолетних спектральных измерений солнечной радиации в Ленинградском государственном университете под руководством академика К. Я. Кондратьева. Для интерпретации результатов измерений применены численный и аналитический методы решения обратной задачи атмосферной оптики. Книга предназначена для специалистов в области геофизики, оптики атмосферы, климатологии, определения фонов и контрастов в атмосфере, радиационного режима искусственных и природных поверхностей, а также студентов, обучающихся по перечисленным специальностям.