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.

В книге рассмотрены физические основы влияния пространственной локализации поля волновых пучков на процессы флуктуаций лазерного излучения при распространении в турбулентной атмосфере. Изложены способы аппроксимации решения волнового уравнения для статистических моментов поля пучка, основанные на спектральных разложениях. Теоретически и экспериментально изучено влияние пространственной локализации волнового поля на закономерности турбулентного уширения углового размера, искажений пространственной когерентности поля, флуктуаций интенсивности и фазы, случайной рефракции лазерных пучков. Рассмотрены способы определения параметров атмосферной турбулентности с помощью просвечивания атмосферы узким лазерным пучком. Впервые систематизированы результаты по флуктуациям лазерного излучения при локации в турбулентной атмосфере. Книга адресована специалистам в области распространения волн, а также инженерам - разработчикам атмосферных оптических лазерных систем.

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.

Представлены результаты анализа динамики показателей экстремальности климата на территории Западной Сибири. Для вычисления индексов использованы суточные данные 75 метеорологических станций Западной Сибири за период 1961-2013 гг., который для оценки тенденций был разделен на два интервала: 1961-1980 и 1991-2013 гг.Выявлены уменьшение частоты холодных дней и ночей за период 1991-2013 гг. по сравнению с периодом 1961-1990 гг., значимое лишь на нескольких станциях. и увеличение теплых экстремальных температурных показателей, значимое на большей части территории. Изменения от периода к периоду индексов экстремальности осадков неравнозначны и разнонаправлены в различных частях Западной Сибири. В северной части рассматриваемой территории произошло уменьшение числа дней с осадками различной интенсивности на 1-2 дня. Южная территория характеризуется ростом на 1-2 дня числа дней с осадками различной интенсивности. Изменения в динамике индексов экстремальности осадков в среднем от периода к периоду в большинстве случаев незначимы. что может быть связано отчасти с редкой наблюдательной сетью, особенно севернее 60-го градуса широты, и что подтверждает необходимость ее оптимизации. Наиболее успешно эта проблема может быть решена за счет использования автоматических автономных измерительных установокПрименение компонентного анализа для оценки синхронности изменения температурных критериев по территории показало их высокую пространственную согласованность, что может быть обусловлено вкладом крупномасштабных процессов в динамику показателей экстремальности температурного режима. Компонентный анализ динамики экстремальных осадков показал несогласованность его изменений в пределах территории исследования. что подтверждает существенное влияние местных факторов на режим осадков.

Монография содержит материалы по характеристике почвенного покрова тундры, лесотундры и северотаежных редколесий западной Сибири. В работе обсуждаются данные по морфологии, химическому составу, минералогии основных типов почв (тундровых глеевых, элювиально-глеевых, подзолистых, болотных), а также по сезонной динамике ряда свойств и процессов. Представлены сведения о биологических ресурсах региона и возможностях создания местной продовольственной базы. Уделено внимание вопросам структуры почвенного покрова. эволюции почв севера Западной Сибири в голоцене, проблемам нарушения почвенного покрова и общей экологической обстановки в процесс строительства линейных сооружений. Разработана классификация нарушений почвенного покрова Субарктики.Для почвоведов, географов, биологов, экологов и других специалистов, участвующих в освоении природных ресурсов Западно-Сибирского территориально-производственного комплекса.

В монографии рассмотрены современные теоретические представления о влиянии климата на человека. Разработаны новые методические приемы оценки этого влияния. Впервые приведены результаты количественной характеристики климатических условий рекреационного освоения и контрастности климата котловин по отношению к другим районам СССР. Даны практические рекомендации по использованию климатических ресурсов котловин для отдыха и лечения населения.Книга рассчитана на климатологов, географов, курортологов и специалистов, занимающихся проблемой "климат - человек".

Рассмотрены особенности пространственного размещения, структуры и возобновления лесов в связи с рельефом; ход роста древостоев; роль пожаров и болотообразовательных процессов в лесовосстановлении, а также устойчивость культур сосны и защитных лесных полос к неблагоприятным почвенно-климатическим условиям.Сборник рассчитан на широкий круг специалистов: лесоводов, геоботаников, почвоведов, агролесомелиораторов.

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".

Монография посвящена прикладным задачам экспериментальной атмосферной оптоакустики и охватывает несколько разделов физики: атмосферная акустика, оптика атмосферы, радиофизика, лазерная физика, физика плазмы и др. Рассматриваемые вопросы представляют интерес для развития систем передачи лазерной энергии через атмосферу, получения информации о процессе взаимодействия лазерного излучения с атмосферой и информации о микрофизических свойствах атмосферы. В качестве объектов исследования в монографии рассмотрены: мощное лазерное излучение микросекундной длительности, распространяющееся в приземном слое атмосферы и регистрируемое наземными акустическими приемниками на расстоянии до 1 км; то же излучение и излучение фемтосекундной длительности, воздействующее на модельные аэрозоли в камеральных условиях и регистрируемое ультразвуковыми датчиками. Основное внимание уделено физическим основам генерации, распространения и оптимального приема акустических волн при воздействии мощного лазерного излучения на вещество атмосферы. Книга предназначена для специалистов в области атмосферной акустики, атмосферной оптоакустики, акустического зондирования атмосферы, нелинейной акустики, оптики атмосферы, нелинейной оптики атмосферных аэрозолей, а также для студентов соответствующих специальностей.

Обобщены результаты многолетних исследований в области математического моделирования планетарной тепловой радиации. Рассмотрены приближенные и точные методы расчета пропускания и тепловой радиации. Выполнена оптимизация эталонного метода расчета пропускания газовой среды. Рассмотрены смежные проблемы: моделирование процессов рассеяния радиации на аэрозольных и облачных частицах, строгие методы и так называемые "Эталонные расчеты" решений уравнений переноса атмосферной радиации, чувствительность моделей к вариациям метеоданных и содержаний газов. Приводятся обширные вычисления потоков коротковолновой и длинноволновой радиации. Развит новый подход построения параметрических моделей пропускания и радиации с использованием преобразования Лапласа и ортогональных экспоненциальных рядов. Выполнен анализ современных компьютерных моделей пропускания и радиации газовой среды. Получены модели для эталонных и приближенных расчетов потоков теплового излучения системы "атмосфера – подстилающая поверхность".

Коллективная монография посвящена новому научному направлению в атмосферной оптике. Представлены экспериментальные и теоретические исследования по созданию современных лазерных систем, генерирующих фемтосекундные импульсы тераваттного уровня, и их применению в метеорологии, атмосферной оптике и гидрооптике. Монография содержит обширный материал, основанный на современных подходах и новых идеях при изучении взаимодействия фемтосекундного излучения с атмосферной средой с учетом не только эффектов линейной и нелинейной оптики, но и проявлений зависимости оптических свойств атмосферы от длительности сверхкоротких импульсов. Детально анализируются процессы образования филаментов и генерации суперконтинуального свечения при распространении в атмосфере терраваттных фемтосекундных лазерных пучков. Широкополосное направленное излучение суперконтинуума обсуждается с точки зрения применения для зондирования атмосферы в так называемых лидарах белого света. Для специалистов в области лазерной физики, атмосферной оптики и спектроскопии, а также для аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

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.

В сборнике представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по актуальным проблемам изменения климата и прогноза погоды, атмосферной диффузии и мониторинга состояния атмосферы, климатологии, дистанционного зондирования атмосферы. Сборник рассчитан на широкий круг научных работников и инженеров, интересующихся результатами современных исследований в области метеорологии и их практическим исследованиям. Рекомендуем аспирантам и студентам старших курсов соответствующих специальностей.

Содержатся результаты теоретических и экспериментальных исследований по современным проблемам изменения климата и прогноза погоды, атмосферной диффузии и мониторинга состояния атмосферы, климатологии, дистанционного зондирования атмосферы. Сборник рассчитан на широкий круг научных работников и инженеров, интересующихся результатами современных исследований в области метеорологии и их практическим использованием. Рекомендуется аспирантам и студентам старших курсов соответствующих специальностей.

Оптика аэрозольных частиц является одним из разделов современной атмосферной оптики. Актуальность данного направления обусловлена широким использованием мощных лазерных источников в устройствах оптической связи, навигации, лазерного мониторинга природных и техногенных сред. Большой раздел данного направления связан с изучением взаимодействия света с капельным аэрозолем. Сферическая микрочастица может выступать в роли высокодобротного оптического резонатора, который обладает уникальной способностью концентрировать в своем объеме энергию излучения, многократно понижая энергетические пороги проявления различных нелинейных явлений. Оптические элементы на основе микросфер, совмещая в себе резонансные и нелинейные свойства, выгодно отличаются от традиционных устройств бегущей волны удобствам согласования с внешними цепями, простотой реализации. Микрочастицы являются также весьма перспективными объектами ряда современных технологий, как Раман-спектроскопия, оптоэлектроника, нанофотоника.

Книга посвящена актуальной проблеме атмосферной оптики - рассеянию света на гексагональных ледяных кристаллах перистых облаков. Перистые облака, состоящие в основном из ледяных кристаллов, существенным образом влияют на радиационный баланс Земли и, соответственно, на климат. Однако специфическая форма и размер составляющих перистые облака частиц не позволяют получить строгое решение задачи. Данную трудность авторы преодолевают, используя приближение физической оптики, которое позволило получить полное решение данной задачи. Первая глава книги содержит подробный обзор современных методов решения задачи рассеяния света на несферических частицах. Во второй главе авторы подробно излагают суть метода трассировки пучков, разработанного в приближении физической оптики. В третьей главе приводятся результаты решения задачи рассеяния света на гексагональных ледяных частицах, впервые полученные в рамках данного приближения. Четвертая глава посвящена аналитическому решению задачи рассеяния для зеркальной компоненты рассеянного света. Книга может быть полезна как для профессионалов и преподавателей, так и для аспирантов и студентов, обучающихся по специальности "оптика".

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 монографии обобщен опыт многолетних и уникальных по своей широте исследований процессов трансформации в атмосфере Земли оптического излучения различных источников и формирования полей яркости объектов естественного и антропогенного происхождения, выполненных в Государственном институте прикладной оптики. Фактические результаты исследований в книге дополнены справочными материалами, что позволяет на основе приводимых сигнатур "внешней среды" решать задачи оценки эффективности применения в изменяющихся погодных условиях оптико-электронных приборов различного назначения или принимать оптимизированные технические решения при их разработке на основе математического моделирования. Книга может быть полезна не только научным работникам и инженерам-разработчикам оптико-электронных приборов дистанционного действия, но и студентам соответствующих специальностей.

Сборник включает статьи советских специалистов, работающих сегодня как в России, так и в других странах. Он открывается краткой биографией Соломона Моисеевича Шметера, характеризующей его научную деятельность, и списком его трудов. Статьи, включенные в сборник, охватывают широкий круг проблем, которые в большей или меньшей степени входили в круг разнообразных научных интересов С. М. Шметера. Это преимущественно работы в области физики облаков и активных воздействий. Здесь, наряду с оригинальными исследованиями последних лет, есть обобщения и обзоры многолетних теоретических исследований и натурных наблюдений. Отдельные работы посвящены динамике атмосферы и турбулентности, атмосферным аэрозолям в окрестности большого города, проблемам усвоения спутниковой информации, климату и другим вопросам.