Проанализированы производные среднегодовой температуры по данным 927 метеостанций Северного полушария за период 1955-2016 гг. Изменения производных рассматриваются как проявления эмерджентного свойства целостной климатической системы. Введена мера этих проявлений. Она имеет вид функционала, который включает усреднение положительных и отрицательных производных и вычисление их коэффициентов корреляции. Установлено, что выборочное распределение сумм противоположенных экстремумов производных среднегодовой температуры симметрично и имеет больший эксцесс, нежели нормальное. В исследуемый период значения меры уже находятся вблизи своих предельных значений, поэтому необходима ежегодная оценка изменений меры эмерджентных свойств в системе многоканального мониторинга.

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 предлагаемом тематическом сборнике представлены статьи, посвященные различным аспектам мониторинга, моделирования и прогноза параметров природной среды в Арктике. В сборник вошли результаты исследований, выполненных в лаборатории гидрометеорологии Арктики Гидрометцентра России в 2014-2016 гг. в рамках проекта гранта РНФ 14-37-00053. Обсуждаются современные проблемы долгосрочного прогнозирования и подходы к их решению на основе физико-статистических и гидродинамических (численных) методов. Особое внимание уделено описанию современных математических моделей процессов и явлений применительно к Арктическому региону. В отдельных статьях рассмотрены разработка новых расчетных и программных алгоритмов, опыт применения совместных моделей с высоким пространственным разрешением, результаты валидации моделей натурными данными.Сборник представляет интерес для специалистов в области прогнозирования и мониторинга окружающей среды в полярных регионах.

В настоящей книге представлен подробный междисциплинарный обзор публикаций по влиянию солнечной активности - космической погоды на социальные показатели, такие как ритмика исторических процессов, военная активность, социальная нестабильность, творческая продуктивность. Работа может рассматриваться как развернутый комментарий к брошюре А. Л. Чижевского "Физические факторы исторического процесса". Книга будет полезна всем естествоиспытателям и гуманитариям, включая психологов, культурологов и философов, которые интересуются загадками солнечно-земных связей.

Специальный выпуск журнала приурочен к датам проведения 9-й сессии Северо-Евразийского климатического форума по сезонным прогнозам стран СГН. Тематика журнала охватывает исследовательские и практические аспекты, связанные с мониторингом и прогнозированием короткопериодных колебаний климата. В журнал вошли статьи, посвященные исследованиям региональных оценок короткопериодных колебаний климата, мониторингу климатической системы, методам и технологиям усовершенствования долгосрочных прогнозов, анализу оправдываемости долгосрочных прогнозов, выпуску специализированной климатической информации. Рассчитан для специалистов, научных сотрудников, аспирантов, специализирующихся в области долгосрочного метеорологического прогнозирования климатической изменчивости.

Рассматриваются ряды температуры с 818 метеостанций Северного полушария Земли и ряд солнечной активности, характеризуемой числами Вольфа, а период с 1955 по 2010 г. Вводятся действующие разнонаправленно составляющие рядов. обладающие экстремальными свойствами. Подтверждается наличие разнообразных связей между солнечной активностью и температурой. Выявлены условия их возникновения. Разработанный подход целесообразно применять для развития анализа наблюдений и аналитических преобразований.

В монографии выдающегося шведского ученого, Нобелевского лауреата, на основе качественного анализа картины электрических токов рассматриваются процессы, протекающие в космической плазме в масштабах от планет до Метагалактики. Излагаются взгляды автора на эволюцию Солнечной системы и Вселенной в целом. Для астрономов, геофизиков, специалистов по физике плазмы и магнитогидродинамике, а также студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

В небольшой по объему книге изложены современные представления о солнечном ветре - потоке частиц, испускаемых Солнцем и заполняющих межпланетное пространство.После краткого исторического введения автор знакомит читателя с физикой Солнца. Затем следует изложение существующих моделей и теорий солнечного ветра и рассматриваются методы измерения - как косвенные наземные (наблюдения хвостов комет, радиолокация, радиоизлучение Солнца, космические лучи), так и прямые исследования плазмы и магнитных полей в межпланетном пространстве. Рассмотрены различные аспекты взаимодействия солнечного ветра с телами солнечной системы. В заключение приводятся различные астрофизические приложения.Книга весьма интересна и полезна как начинающим исследователям, так и специалистам астрономам, физикам, геофизикам, радиофизикам.

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.

Монография посвящена проблемам моделирования климатических событий. Рассмотрены возможности создания информационной системы, позволяющей оценивать изменчивость характеристик экстремальных природных явлений, определять влияние на события внешних источников и строить прогностические модели. В работе большое внимание уделено созданию базы данных с использованием историко-архивных материалов. Предложенные модели позволяют решать задачи оценки ситуаций проявления суровых зим, паводков и половодий, засух для управления предприятиями агропромышленного комплекса, водохозяйственными и топливно-энергетическими объектами. Монография предназначена для специалистов по математическим и информационным технологиям, экономистам, климатологам и аспирантам, интересующимися проблемами воздействия природных явлений на хозяйственную деятельность человека.

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.

Представлено современное состояние проблемы прогноза лесных пожаров от гроз в рамках детерменированно-вероятностного подхода. Даны физико-математические модели зажигания деревьев наземным грозовым разрядом и модели зажигания слоя лесного горючего материала нагретыми до высоких температур частицами. Изложены результаты экспериментов по зажиганию лесных горючих материалов нагретыми частицами.Монография ориентирована на научных сотрудников и специалистов по охране лесов от пожаров,сотрудников МЧС РФ,аспирантов и студентов старших курсов вузов.

В первом томе 3-томной монографии излагаются современные представления о глобальных солнечных минимумах и реакции на их возникновение комплекса природных процессов: геологических, атмосферно-гидросферных, ноголно-климатических и биосферных. Первый том представлен в 4 книгах и содержит минимально необходимый пояснительный материал по обозначенной в заглавии проблеме и длительные хронологии космических, дендрохронологических и исторических сведений о состоянии природной среды за различные по продолжительности промежутки времени. Этот том содержит обширную базу данных, структурированную по видам процессов и явлений, в том числе и «экзотических», которая будет проанализирована во втором томе. Изложение материала построено таким образом, чтобы наиболее полно охарактеризовать состояние природной среды в периоды глобальных солнечных минимумов на протяжении 8—10 тыс лет. Монография написана доступным языком и предназначена для специалистов естественно-научного профиля, хотя будет интересной для чтения всем, кого интересуют современные проблемы глобальных природно-климатических изменений.

Излагаются принципы построения и правила использования автоматизированной системы краткосрочного прогнозирования стока рек бассейна Кубани и Черноморского побережья Кавказ. Система включает методики ежедневного получения прогноза расходов и уровней воды в различных речных створах данного региона. Система предназначена для паводков и использованию водных ресурсов. Разработанная структура и программные средства бассейновой автоматизированной системы краткосрочного прогнозирования речного стока обладают универсальностью и могут быть использованы в других регионах Российской Федерации.Для специалистов в области гидрометеорологических прогнозов, гидрологии, водного хозяйства, мониторинга окружающей среды и экологии.

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 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.

В книге исследована специфика воздействий высокоширотной ионосферы, главным образом, ионосферных возмущений вследствие суббурь и магнитных бурь, на условия распространения декаметровых радиоволн в приполярных областях. Анализ проводился на различных радиотрассах (авроральных, субавроральных, трансавроральных). К числу рассматриваемых здесь малоизученных явлений и эффектов во время возмущений относятся распространение радиоволн вне дуги большого круга, отражение от градиентов ионизации, рассеяние на крупно- и мелкомасшабных неоднородностях ионосферы, авроральное поглощение, смена механизмов распространения. Преимущество и актуальность настоящего исследования состоит в комплексности наблюдений за счет одновременного использования современных радиофизических средств: вертикального и наклонного зондирования ионосферы, радаров CUTLASS и БИЗОН, магнетометров, риометров, спутников, доплеровского метода, метода определения полоного электронного содержания. Условия распространения обоснованы с феноменологической и геофизической точек зрения. Выявлены общие, не известные до сих пор, закономерности и тенденции в распространении радиоволн во время возмущений, которые могут найти применение в КВ-радиосвязи, загоризонтной радиолокации и навигации в высоких широтах.Предназначена специалистам и научным работникам, интересующимся вопросами солнечно-земной физики, ионосферой, распространением КВ в высоких широтах, а также аспирантам, соискателям и студентам-радиофизикам и геофизикам.

В сборник включены статьи, написанные по материалам лекций, прочитанных на ХV школе по нелинейным волнам (Нижний Новгород, март 2010 г.). В работах обсуждаются разнообразные аспекты нелинейной науки - от физики экстремальных световых полей до процессов в живых системах. Книга рассчитана на специалистов, занимающихся изучением нелинейных явлений, а также на аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

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.

Представлены работы, посвященные мониторингу и оценке ответной реакции природных систем на антропогенные воздействия регионального, континентального и глобального масштабов, в том числе на загрязнение атмосферы и изменение климата. Рассматриваются результаты экспериментальных исследований, а также математические модели процессов. Для климатологов, биологов и экологов широкого профиля.

Рассмотрена структура информационно-моделирующей системы, предназначенной для изучения климатических изменений и динамики геокриологических процессов на территории мерзлоты, включающая в качестве основных составляющих базу данных и подсистему имитационного моделирования полей термокарстовых озер. Предложенная геоимитационная модель основана на экспериментально установленных свойствах реальных полей термокарстовых озер в зоне многолетней мерзлоты Западной Сибири.

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.

Деструкция геоматериалов и геосред, а также деформация и разрушение как пластичных, так и хрупких материалов и сред экспериментально и теоретически изучены на основе общей методологии нелинейных динамических систем. Представление процесса деструкции (неупругая деформация, накопление повреждений, разрушение) нагружаемых твердых тел и сред как пространственно-временной эволюции нелинейной динамической системы позволяет анализировать их деформацию и разрушение в рамках единой концепции. Характерной особенностью таких пространственно-временных иерархий являются коллективные явления и процессы самоорганизации. Представлены экспериментальные и теоретические результаты по изучению особенностей эволюции нагружаемых твердых тел и сред. Показано самоподобие процесса разрушения хрупких и пластичных материалов на разных масштабах. Найдены скейлинговые показатели. Установлен универсальный критерий фрактальной делимости нагруженных материалов и сред. Представлены результаты численного м моделирования развития неупругой деформации и разрушения твердых тел и сред как иерархически организованных систем.

Рассмотрены методологические и инструментальные основы создания прототипа информационно-измерительной системы (ИИС) для мониторинга и прогноза опасных метеорологических явлений на территории площадью до нескольких сотен квадратных километров. Инструментальная часть системы включает территориально-разнесенную сеть ультразвуковых автоматических метеостанций АМК-03, предающих измеряемые значения метеовеличин на сервер сбора информации с высокой частотой обновления данных. Для прогнозирования метеорологических процессов используются мезомасштабная модель WRF и разработанный метод локального краткосрочного прогноза, основанный на применении алгоритмов калмановской фильтрации измеряемых АМК-03 значений метеовеличин. Приведены описание созданной ИИС и первые полученные результаты.

Анализируются эмпирические данные, касающиеся роли таких региональных климаторегулирующих факторов в Западной Сибири, как орографический и арктический, факторы Сибирского максимума (антициклона) и болотных систем. Влияние орографического фактора, обусловленного наличием Уральских гор с запада и Среднесибирского плоскогорья с востока. а также прилегающими реками Обь и Енисей с их поймами, приводит к воздействию на воздушные потоки в нижней тропосфере, вследствие чего в зимние месяцы широтная зональность изотерм приближается к меридиональной. Влияние арктического фактора в Западной Сибири связано преимущественно с Карским морем, ледовое покрытие которого обусловлено режимом атмосферной циркуляции и океанических течений в Северном ледовитом океане. Влияние Сибирского максимума с центром в Горном Алтае, включая Монгольский Алтай, вызвано блокированием зонального переноса в Западной Сибири и даже за ее пределами. В частности, не исключается, что наблюдаемые в последние годы в Карском море тренды к потеплению связаны не только с изменениями океанической циркуляции, но и с влиянием Сибирского максимума, изменяющего меридиональный температурный градиент и режим атмосферной циркуляции в нижней тропосфере. Роль болотных систем зависит от особенностей изменения температурного режима на их территории за счет теплофизических свойств торфяных залежей и гидрологического режима, что определяет уменьшение амплитуды колебаний среднемесячных температур на 7% по сравнению с таковой для прилегающих территорий. Особая роль фактора болотных систем состоит также в регулировании углеродного баланса вследствие стока и эмиссии таких парниковых газов, как углекислый газ и метан. Результаты анализа позволяют обосновать необходимость учета этих факторов при мониторинге и моделировании глобальных и региональных климатических или экосистемных изменений.

Представлен новый подход к изучению развития структуры снежного покрова на основе его кристалломорфологии, а также фундаментальных законов природной симметрии и эволюционной биологии. Разработаны детерминированные и стохастические эмпирические модели, описывающие сублимационно-метаморфический цикл сезонного снежного покрова как эволюционный биосферный процесс. Выявлены стадийность форм роста кристаллов и саморазвитие снежных горизонтов в различных полиморфных вариантах метаморфического цикла. На этой основе разработана новая кристалломорфологическая классификация сезонного снега, по которой описаны региональные и локальные типы снежных структур. Вероятностные закономерности эволюции выявлены моделями авторегуляции метаморфизма двух типов: саморегуляции снежных горизонтов и регулирования их извне. Эволюционные модели призваны совершенствовать методы долгосрочного прогнозирования лавинной опасности. Проведена также количественная оценка структурно-эволюционного полиморфизма снежного покрова. Для специалистов в области изучения эволюционных биосферныхъ процессов. структурного снеговедения и прогнозирования снежных лавин.

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.