Предложен метод измерения вертикальных профилей метеопараметров с помощью портативной автоматической электронной метеостанции, установленной на беспилотном летательном аппарате (ПЭМС-БПЛА). Дано описание аппаратуры, приведены результаты полевых испытаний. рассмотрены перспективы развития ПЭМС-БПЛА.

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.

Исследованы особенности динамики сезонномерзлого слоя по среднесуточным данным температуры почвы на метеостанции Бакчар за период с 1963 по 2011 г. и показана связь характеристик сезонного промерзания с температурой воздуха и динамикой снежного покрова.

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.

Описывается измерительная метеорологическая система на основе четырех постов ультразвуковых АМС серии АМК-03, территориально разнесенных на несколько десятков километров в окрестностях г. Томск, контроллеров для передачи методанных через Интернет, сервера для сбора информации и специального программного обеспечения. Приводятся примеры синхронных измерений основных метеорологических величин на постах, их корреляционный анализ для четырех периодов недельных наблюдений и функций взаимной пространственно-временной корреляции. Система является прототипом для реализации технологии мезомасштабного мониторинга атмосферного приземного слоя.

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.

Представлены результаты применения метеорологического температурного профилемера МТР-5РЕ для определения пространственных зон возможного обледенения воздушного судна в аэропорту г. Томска на 17.03.2013 г. При определении пространственных зон использовались RAP-алгоритм, формула Годске, а также данные АМИС-РФ для восстановления профиля влажности. Показано, что RAP-алгоритм и формула Годске дают схожие результаты по расположению пространственных зон возможного обледенения воздушного судна. Однако результат, полученный по RAP-алгоритму, более близок к фактическим данным об обледенении, которые поступали с бортов воздушных судов.

При наблюдениях за фазовым состоянием конденсированных сред и метеорологическими условиями обнаружен эффект их синхронного изменения. Обнаруженный эффект открывает новые возможности для инструментального контроля изменений метеоусловий, включая экстремальные, а также для выявления возможных общих факторов, вызывающих эти изменения.

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.

Представлены описание и предварительные результаты работы прототипа инструментальной части информационно-измерительной системы, созданной на основе ультразвуковых автоматизированных метеостанций (АМС) АМК-03. В состав системы входят три поста автоматических метеорологических станций (АМС), разнесенные на несколько десятков километров, контроллеры для передачи метеоданных от постов АМС через Интернет, сервер для сбора информации. специальное программное обеспечение. Показаны возможности мониторинга и локального сверхкраткосрочного прогноза изменения полей метеорологических величин.

Представлено описание и даны технических характеристик ультразвуковой метеостанции АМК-03 и ряда ее модификаций. Станция снабжена пакетами программного обеспечения, что позволяет использовать ее не только на постах метеорологических наблюдений, но и для специальных научных исследований приземного слоя атмосферы.

Рассмотрен принцип действия датчиков и индикаторов с использованием эффекта памяти формы в металлах. связанный с твердотельными фазовыми переходами, которые контролируются температурой и механическим напряжением. Представлено писание некоторых видов датчиков на основе этого эффекта и приведены примеры их использования в системах регулирования технологических процессов и для систем мониторинга окружающей среды.

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.

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.

Обобщены результаты научных исследований и разработок, выполненных в ИОМ СО РАН за 30-летний период, по развитию технических средств и технологий лазерного и акустического зондирования окружающей среды, перспективных с точки зрения дистанционности и оперативности при определении профилей аэрозольных загрязнений и метеорологических величин, а также мониторинга пространственно-временных вариаций их полей. Представлены созданные в Институте наземные, самолетные и космические лидары для зондирования атмосферы и подстилающей поверхности и технологии их применения и проектирования. Рассмотрены направления проводимых в Институте работ по акустическому зондированию атмосферного пограничного слоя и достижения по созданию новых технических средств и технологий для этих целей. Представлены результаты применения созданных технических средств и технологий акустического зондирования для мониторинга атмосферного пограничного слоя и распространения звука в нем.

Атлантическое долгопериодное колебание (АДК), связанное с изменением океанического переноса тепла в Северной Атлантике и Атлантическом секторе Арктики, оказывает значительное влияние на климат Северного полушария (СП). С 1970-х по начало 2000-х гг. наблюдался рост индекса АДК, совпадающий с трендом глобального потепления. Для оценки вклада АДК в сезонные изменения температуры в СП проанализированы численные эксперименты с совместной моделью общей циркуляции атмосферы ECHAM5 и термодинамической моделью верхнего перемешанного слоя океана с использгван6ием аномальных потоков океанической конвергенции тепла, связанных с АДК. При этом исследовался относительный вклад аномальных потоков тепла в Атлантике и в Арктике. Показано, что АДК может объяснять около 40% наблюденных температурных изменений в последние 30 лет в зимний и летний сезоны. Вертикальная структура температурных изменений, связанных с АДК, также имеет много общего с эмпирическими оценками, в частности воспроизводит арктическое усиление с максимальными трендами у поверхности в высоких широтах СП. АДК в модели приводит к увеличению вероятности формирования аномально холодных температурных режимов в феврале на территории России, несмотря на рост средней температуры для февраля. Также отмечено увеличение вероятности формирования аномально жарких июлей, в том числе на европейской территории России. Показано, что важный вклад в сезонные изменения вносят аномальные потоки тепла в Арктике, которые обычно не учитываются при моделировании эффекта долгопериодных колебаний в Северной Атлантике. Полученные результаты указывают на важную роль АДК в формировании погодно-климатических аномалий.

Изложено содержание курса лекций по динамической метеорологии, читаемых автором ежегодно начиная с 2009 г. для аспирантов Гидрометцентра России. Рассмотрены основные положения динамики атмосферы и способы её описания в теоретических и численных моделях. Представлены постановки основных линейных задач об устойчивости атмосферы и важнейшие свойства решений этих задач. Охарактеризованы свойства волновых движений и вихреобразования, описываемых решениями этих задач, и качественные эффекты нелинейного развития неустойчивых возмущений. Теория атмосферного фронтогенеза, модели фронтов и практические их приложения рассмотрены в некоторых деталях. Вкратце обсуждены особенности задач постпроцессинга модельных полей, исследования атмосферных процессов с помощью диагностических расчетов по реальным и модельным данным, верификации численных прогнозов. Предназначена для аспирантов и студентов старших курсов метеорологических специальностей и научных работников.

В учебном пособии приводятся основные сведения о земной атмосфере, ее строении, составе, компонентах и свойствах, о физических процессах и явлениях, происходящих в ней, о факторах, влияющих на погоду и климат, об организации гидрометеорологической службы. Описаны радиационный, тепловой и гидрологический режимы земной поверхности и атмосферы, рассказано об атмосферном давлении, ветре и воздушных течениях. Изложены основы климатологии, показана взаимосвязь погоды, климата и леса. Учебное пособие предназначено для студентов колледжей и техникумов, обучающихся по специальности "Лесное и лесопарковое хозяйство".

В учебном пособии приводятся основные сведения о земной атмосфере, ее строении, составе, компонентах и свойствах, о физических процессах и явлениях, происходящих в ней, о факторах, влияющих на погоду и климат, об организации гидрометеорологической службы. Описаны радиационный, тепловой и гидрологический режимы земной поверхности и атмосферы, рассказано об атмосферном давлении, ветре и воздушных течениях. Изложены основы климатологии, показана взаимосвязь погоды, климата и леса. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство». Книга может представлять интерес также для любителей природы и садоводов.

В монографии представлены результаты, полученные при выполнении исследований, направленных на создание нового направления в метеорологии, представляющего собой синтез двух смежных дисциплин - синоптической и спутниковой метеорологии. Особое внимание уделено вопросам, связанным с описанием тонкой структуры внетропического циклона, связанной с распределением воздушных потоков. Монография предназначена для специалистов в области синоптической метеорологии и дистанционного зондирования в метеорологии.