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.

В результате статистического анализа накопленных в мировой сети инструментальных данных выявлены закономерности наблюдаемых климатических и экосистемных изменений в Сибирском регионе. Показано, что потепление в Сибири за последний климатический (30-летний) период характеризуется неоднородной субрегиональной структурой с мезомасштабными очагами ускоренных темпов потепления до 0,5С/10 лет. Тренды приземного атмосферного давления за тот же период имеют менее контрастную субрегиональную структуру с уменьшением среднегодового давления до 0,2-0,4 Гпа/10 лет.Во временной изменчивости климатических параметров за прошедшее столетие по результатам вейвлет-анализа выделены масштабы периодичностей в 10-12 и в 30-50 лет. По вейвлет-спектрам для приземной температуры Западной Сибири и индекса Северо-Атлантического колебания выявлена их корреляционная связь в 1940-1990 гг. с временным сдвигом до семи лет в отдельные годы. Этот климатический феномен объясняется возможными инерционными механизмами океанического переноса тепла.По результатам анализа наземных и аэрокосмических инструментальных наблюдений обсуждаются климатические эффекты сибирских болот (на примере Большого Васюганского болота).

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.

Проблемы экосистемных изменений и организации цикла средообразующих климатообразующих процессов исследованы в рамках системно-эволюционной методологии на основе совместного анализа сопряженных изменений сред, компонентов геосферы и межсистемных отношений в региональной природно-климатической системе. Выявлена климатические значимая роль подвижных циклонов и получены количественные оценки их вклада в изменение характеристик климата Западной Сибири. Условно обратимые преобразования экосистема вызывают межгодовые и условно обратимые многолетние изменения характеристик регионального климата.Направленность и характер эволюционно значимых изменений биосистем, в том числе и биоценозов, определяются их отношениями в рамках многоуровневой иерархии природно-хозяйственных и биоклиматических отношений. Сокращение биомассы и продуктивности биоценозов, уменьшение биоразнообразия свидетельствуют о нарушении естественных процессов экстенсивного развития сообществ организмов в биосфере.

Для территории Западной Сибири проводился расчет и анализ оценок температуры и давления, а также таких характеристик их временных рядов, как трендоустойчивость, квазицикличность, долговременная память, с помощью стандартных статистических методов и по методам фрактального и кратно-масштабного анализов. Оценка коэффициентов линейной регрессии в зимний сезон показали, что изменения климатических величин с начала XXI в. являются статистически значимыми, при этом наблюдается согласованность между выявленными периодичностями временных рядов (коэффициент когерентности - 0.9). Полученные результаты говорят о возможности использования данных методов анализа в прогностических целях.

По данным наблюдений за 1976-2014 гг. выполнен анализ полей температуры воздуха и атмосферного давления на территории Западной Сибири, проведено сравнение изменчивости температуры и давления на двух временных интервалах: 1976-2005 гг. и 1985-2014 гг. Для этих же интервалов проведена оценка вкладов климатообразующих факторов, радиационных и циркуляционных. Установлено, что на исследуемой территории Западной Сибири в период 1985-2014 гг. по-прежнему наблюдается повышение среднегодовой температуры приземного воздуха, однако процесс потепления протекает менее интенсивно по сравнению с периодом 1976-2005 гг. Большую роль в уменьшении темпов роста температуры играют зимние месяцы, в которые во втором временном интервале происходит смена процесса потепления процессом похолодания. Показано, что преобладающий вклад в период с 1985 по 2014 гг. оказали циркуляционные факторы, т.е. механизмы, описываемые индексами глобальной циркуляции.