В монографии рассмотрены современные методы и средства лазерного дистанционного зондирования атмосферы. Изложены традиционные принципы построения систем лидарного мониторинга, рассмотрены источники помех и особенности обработки эхосигналов. Раскрыты особенности разработанной автором обобщенной безразмерно-параметрической методологии оценки эффективности и потенциальных возможностей всех классов атмосферных лидарных систем. Показаны особенности применения разработанной методологии для широкого круга приложений лазерного дистанционного зондирования. Развиты методы повышения эффективности атмосферных лидаров в сложной помеховой обстановке на основе улучшения пространственной избирательности и повышения фоновой устойчивости. Представлена теория непрерывных частотно-модулированных лидарных систем лазерного зондирования атмосферы с пространственным разрешением. На основе методологии безразмерной параметризации осуществлен комплексный сопоставительный анализ потенциальных возможностей двух основных классов лидаров: импульсных и непрерывных частотно-модулированных. Проведены комплексное сравнение важнейших разновидностей лидарных приемников на ФЭУ и ЛФД и прогнозирование их поведения в присутствии фоновых помех, характерных для атмосферных лидаров. Для научных работников и инженеров, специализирующихся в области разработки и использования систем дистанционного зондирования и оптической локации, исследования природных ресурсов, охраны окружающей среды и предотвращения чрезвычайных ситуаций, а также аспирантов и студентов старших курсов соответствующих специальностей.

В учебном пособии последовательно излагаются основы курса «Атмосферное электричество». Отдельно рассматриваются электрические процессы в нижней и верхней атмосфере. Анализируются процессы, определяющие ионизационное состояние атмосферы и формирующиеся в ней электрические поля. Рассматриваются вопросы электричества облаков и глобальной атмосферно-электрической цепи. Приводятся сведения об ионосфере, магнитосфере и полярных сияниях. Пособие предназначено для студентов и магистров гидрометеорологических и эколого-географических факультетов университетов, а также для научных работников, специализирующихся в области атмосферного электричества.

В монографии изложены достижения в области математического и численного моделирования нестационарного переноса загрязняющих примесей в пограничном слое атмосферы. Выполняется разработка вычислительных моделий и соответствующих эффективных алгоритмов для задач прогноза переноса и рассеяния аэрозолей, использующих оперативную информацию метеорологического характера.

В монографии представлены данные о динамике тропосферного озона. Рассмотрены следующие вопросы: свойства и роль озона в природных и технологических процессах; воздействие озона на живые организмы и объекты окружающей среды; методы и средства измерения тропосферного озона, включая контактные и дистанционные активные и пассивные; баланс тропосферного озона и факторы, его определяющие; фотохимическое образование тропосферного озона: роль солнечной радиации; газы — предшественники озона и их динамика в атмосфере; компоненты озоновых циклов: роль оксидов азота и оксидов водорода; конкурирующие механизмы при генерации озона; стоки озона в тропосфере; пространственно-временная изменчивость тропосферного озона; тенденции изменения тропосферного озона в будущем и возможности его прогнозирования. Для широкого круга исследователей, аспирантов и студентов, специализирующихся в области охраны окружающей среды, физики и химии атмосферы.

Ранее изданное «Методическое пособие по расчету, нормированию и контролю выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух», СПб, 2005, по результатам его практической апробации переработано и дополнено в целях дальнейшего развития и детализации методических аспектов воздухоохранной деятельности, изложенных в действующей нормативно-методической документации в области охраны атмосферного воздуха от загрязнения выбросами антропогенных источников в свете Федерального Закона «Об охране атмосферного воздуха», соответствующих Постановлений Правительства Российской Федерации и приказов Минприроды России. Пособие содержит методические рекомендации, разъяснения и дополнения по основным вопросам воздухоохранной деятельности: - инвентаризация выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и их источников; - расчетные методы определения выбросов загрязняющих веществ от различных производств; - нормирование выбросов и установление нормативов ПДВ (ВСВ); - контроль за соблюдением установленных нормативов выбросов; - сводные расчеты загрязнения атмосферы выбросами промышленности и автотранспорта; - технические (технологические) нормативы выбросов.

Обобщаются результаты комплексных исследований атмосферного аэрозоля в азиатской части России, выполненных в рамках интеграционных проектов СО РАН, ДВО и УрО РАН. В числе анализируемых характеристик - аэрозольная оптическая толща в диапазоне спектра 0,34-4 мкм и влагосодержание атмосферы, массовая концентрация "сажи", химический состав воздуха - аэрозоля, газовых примесей и осадков. На основе результатов экспедиционных измерений, многолетних данных сетевого мониторинга (AERONET) и спутниковых (MODIS) наблюдений обсуждаются особенности изменчивости характеристик атмосферного аэрозоля в различных регионах - Урал, Западная и Восточная Сибирь, Приморье, Японское и Охотское моря. Книга рассчитана на широкий круг ученых и специалистов, работающих в области физики атмосферы, климатологии, химии аэрозоля и осадков, экологии.

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.

В работе по данным наблюдений за 1975-2005 гг. для Азиатской территории России (АТР) выполнен анализ полей температуры, давления и осадков. Рассчитаны как средние поля этих величин, так и поля их линейных трендов для указанного интервала времени. Установлено, что для 1975-2005 гг. потепление на территории имело место во все календарные месяцы года, за исключением декабря. Состоятельные оценки средних по территории трендов потепления установлены для марта, мая-августа и октября с величинами средних по территории трендов в интервале от 0,37 до 0,65С/10 лет. Для среднегодовых значений температуры изменение составило 0,34С/10 лет при среднеквадратичном отклонении 0,20С/10 лет. Поле давления характеризуется отрицательными трендами во все месяцы, кроме июля, августа, ноября и декабря, в которые изменение либо отсутствует (июль, август), либо является слабоположительным (ноябрь, декабрь). Для среднегодового давления найдена оценка - 0,22 гПа/10 лет при среднеквадратичном отклонении 0,17 гПа/10 лет.Для осадков установлена тенденция к их снижению, как в отдельные календарные месяцы, так и за год в целом, однако значения трендов нигде не превышают их среднеквадратичные отклонения.

Приведены результаты структурирования поля приземной температуры Северного полушария для периода современных климатических изменений. В основе предложенной классификации - гипотеза географической обусловленности особенностей фазовой модуляции температурного сигнала. Критерием служит согласованность, а именно фазированность колебаний температуры в отдельных географических районах.Полагаем, что изменения режимов синхронизации природно-климатических процессов в условиях меняющегося климата приводят к пространственной трансформации структуры температурного поля, что есть модулированное колебание. Совокупность внешних и внутренних возмущающих воздействий, оказываемых на климатическую систему, формирует сложный вид фазовой модуляции, но она находится в некотором соответствии этим возмущениям. Исходное пространство 8181 температурных рядов структурировано в 17 региональных кластеров. В них изменения температуры происходят синхронно. Проанализированы свойства полученных структур и их соответствие известным климатическим классификациям. Алгоритм дает возможность исследователю выбирать степень дифференциации исследуемого поля в зависимости от поставленной задачи. Для выявления особенностей трансформации внешнего сигнала в поле приземной температуры была получена оценка индекса фазовой модуляции. Величина отклонения индексов от известных закономерностей для гармонической фазовой модуляции позволяет количественно оценить роль региональных климаторегулирующих факторов. Модуляция, наиболее близкая к гармонической, выявлена в районе Североатлантического термогалинного конвейера.Предложенный подход может использоваться как аналитическая основа для изучения изменений климата в любом пространственном масштабе только по данным о приземной температуре до заданного исследователем качественного уровня. Поиск синхронизации в нелинейных хаотических системах, чувствительных к начальным условиям, может стать одним из перспективных путей оптимизации прогнозных моделей.