В монографии изложены некоторые методические аспекты метеорной радиолокации в целях проведения исследований динамического режима мезосферы - нижней термосферы. Монография содержит информацию о высотной структуре фоновых и приливных движений и их внутригодовых вариаций. Внутрисуточные, годовые и полугодовые колебания носят глобальный характер по земному шару и обнаруживают некоторые долготные закономерности. Материал монографии является результатом многолетних радиометеорных исследований, а также исследований, выполненных методом частичных отражений; представляет интерес для специалистов в области физики атмосферы, ионосферы; может быть использован в учебном процесс, полезен для студентов старших курсов и аспирантов.

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.

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.

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.

По данным реанализа было проведено исследование пространственно-временных изменений мериодиональных ячеек циркуляции для сибирского сектора Северного полушария для двух временных интервалов: периода интенсивного глобального потепления 1976-1998 гг. и периода замедления темпов потепления 1999-2014 гг. Выявлено, что наиболее существенных изменения наблюдаются в зимний сезон в начале XXI в.: произошло почти полное исчезновение полярной ячейки и увеличение интенсивности ячее Хэдли и Феррела. Получены и проанализированы тенденции изменений адвективных и вихревых меридиональных потоков тепла. а также их связь с функцией тока. Установлено, что в период ослабления процесса глобального потепления во все месяцы наблюдается увеличение интенсивности и количества центров вихревой циркуляции, что приводит к развитию мериодиональной циркуляции, усилению процессов блокирования и, как следствие. к уменьшению меридионального притока тепла в сибирском секторе в начале XXI в.

В монографии представлено обобщение результатов разработки и использования полной нестационарной полуторамерной численной модели конвективного облака и её модификаций. Модель позволяет получать и интерпретировать данные о пространственно-временном распределении основных характеристик конвективных облаков. Разработаны разные версии модели, учитывающие такие процессы, как электризация и разделение зарядов, взаимодействие облачных и аэрозольных частиц, влияние конвективного облака на безопасность полетов др. Имеется версия модели, предназначенная для прогноза образования и развития конвективных облаков и связанных с ними опасных явлений. Наряду с моделями большой размерности, полуторамерные нестационарные модели являются эффективным инструментом для решения определенного круга фундаментальных и прикладных задач физики облаков. По сравнению с первым изданием, опубликованным в 2007 г., монография дополнена рядом новых материалов.

Представлена динамика гидротермических коэффициентов, характеризующих агроклиматические ресурсы на территории Сибири, в пределах координат 50-65 град с.ш., 60-120 град в.д. в период современных климатических изменений. Проанализированы интенсивность, повторяемость, продолжительность неблагоприятных для сельского хозяйства метеорологических явлений (атмосферных засух и условий переувлажнения). В качестве индикатора использованы индекс засушливости Педя ( S) и стандартизированный индекс осадков и испарения ( SPEI ), рассчитанные по данным 134 метеостанций и реанализа ERA5. В Восточной Сибири и на западе рассматриваемой территории наблюдается увеличение засушливости ( тренд 0,2 - 0,5 ед. за 10 лет). Северные районы Казахстана, Саяны и Западно-Сибирская низменность в 1950 - 2020 гг. характеризуются относительной стабильностью гидротермических условий ( статистически значимые изменения не выявлены ). Прямая линейная зависимость гидротермических условий от крупномасштабных циркуляционных процессов в большинстве случаев не обнаружена. Наибольшее число статистически значимых коэффициентов корреляции получено для индекса засушливости S и индекса скандинавского колебания SCAND.

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 представлены результаты сравнительного анализа характеристик барических образований, определявших погоду на территории Сибири за период 1976-2011 гг. по данным приземных синоптических карт и карт, построенных с помощью NCEP/DOE AMIP II реанализа. Область исследования была ограничена 50-70 с.ш., 60-110 в.д. Были рассмотрены такие характеристики циклонов и антициклонов как число, давление в центрах, градиент давления, продолжительность. Было получено, что реанализ достаточно хорошо отражает качественную картину временной изменчивости числа барических образований. Во второй половине исследуемого периода циклоны стали менее глубокими, а антициклоны менее интенсивными, как по данным приземных синоптических карт, так и по данным реанализа. Средняя величина градиента давления барических образований по данным приземных синоптических карт в два-три раза меньше, чем по данным реанализа. Средняя многолетняя продолжительность влияния на территорию барических образований по данным приземных синоптических карт и по данными реанализа практически одинакова. Над территорией Сибири в период 1976-2011 гг. по данным приземных синоптических карт отмечается увеличение продолжительности антициклональной погоды, а по данным реанализа увеличение продолжительности циклонической погоды.

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 описываются физические, радиационные, динамические и химические явления, участвующие в процессах стратосферно-тропосферного взаимодействия. Рассматриваются такие проблемы, как Антарктическая озоновая дыра, глобальное потепление и сопутствующее ему охлаждение стратосферы, стратосферно-тропосферный обмен, процессы переноса в верхней тропосфере, роль стратосферы в формировании тропосферных погодных систем. Книга предназначена исследователям, занимающимся физикой и химией атмосферы, метеорологией, аэрономией и другими науками, связанными с изучением окружающей среды, а также студентам и аспирантам соответствующих специальностей.