В монографии изложены вопросы рассеяния света на крупных атмосферных ледяных частицах. Впервые в отечественной и мировой литературе строго сформулирован метод физической оптики. Приводятся примеры практического использования построенной оптической модели для обнаружения слоев квазигоризонтально ориентированных кристаллических частиц, а также для определения их характеристик по данным лазерного зондирования атмосферы. Монография предназначена для специалистов в области решения задачи рассеяния света на крупных несферических частицах, а также студентов и аспирантов, обучающихся по специальностям "оптика" и "физика атмосферы и гидросферы".

В работе показана возможность использования телеметрии малоразмерных БПЛА для контроля над состоянием атмосферной турбулентности. Спектр турбулентности определялся из данных углов крена, тангажа и рысканья квадрокоптера DJI Mavic Mini и сравнивался с результатами измерений автономного метеорологического комплекса АМК-03. Измерения осуществлялись на Базовом экспериментальном комплексе ИОА им. В.Е. Зуева СО РАН ( БЭК ) 24 июля и 12 августа 2020 г., поверхность территории которого близка к ровной и однородной. Установлено, что спектры турбулентности, полученные с помощью АМК-03 и DJI Mavic Mini, в целом совпадают, а незначительные различия наблюдаются в высокочастотной области спектра, начиная с f~ 1 Hz. Для данных, полученных в июле, спектры турбулентности в инерционном диапазоне подчиняются закону " пяти третей", а отношения измеренных спектров турбулентности поперечной и продольной компонент скорости соответствуют изотропной турбулентности Колмогорова- Обухова. В случае измерений, выполненных в августе, наблюдалось незначительное отклонение от закона " пяти третей", что фиксировалось как на основании измерений, полученных с помощью АМК-03, так и DJI Mavic Mini. Для оценки продольных и поперечных масштабов турбулентности применялся метод наименьших квадратов, в качестве кривой регрессии использовалась модель Кармана. Масштабы турбулентности, рассчитанные по июльским и августовским данным АМК-03 и DJI Mavic Mini, совпадают, также с хорошей точностью выполняется условие, которое описывает связь между продольными и поперечными масштабами в изотропной атмосфере.

По данным лазерного зондирования проведен анализ изменения высоты нижней границы ( ВНГ ) облачности нижнего яруса и кучево-дождевых облаков в Западной Сибири за 2010- 2021 гг. Установлено, что в целом происходит уменьшение ВНГ нижней облачности и увеличение ВНГ кучево-дождевых облаков. Увеличение значений ВНГ нижней облачности происходит с севера на юг. В распределении высоты кучево-дождевой облачности прослеживается более меридиональный характер. Сезонный ход ВНГ нижней и кучево-дождевой облачности на юге территории имеет максимум в летние месяцы. В центре и на севере наблюдаются два максимума: для нижней облачности - летом , а для кучево-дождевой облачности- зимой и летом. Результаты кластерного анализа показали, что ВНГ кучево-дождевых облаков, измеренная на разный станциях, сильно различаются. Это, предположительно, обусловлено характером подстилающей поверхности, а также региональными особенностями атмосферной циркуляции и конвективных процессов.

В книге изложена общая теория измерительно-регистрирующих систем; приборы и методы исследований быстропротекающих процессов средствами радиоэлектроники и оптики; основные методы экспериментальной физики — фурье-оптика, спектроскопия, интерферометрия и голография, зондирование электромагнитными волнами, рентгеновские и корпускулярные методы исследования; методы обработки и интерпретации результатов измерений. Физические основы методов исследования излагаются в объеме достаточном для того, чтобы последующее изучение специальной литературы не вызывало затруднений. Что касается измерительной аппаратуры, здесь прежде всего рассматриваются принципы ее работы, поскольку именно это наиболее важно, при планировании и проведении экспериментов или при разработке приборов. В книге широко используются методы теории информации, так как именно с их помощью возможно наиболее адекватно описывать и анализировать свойства измерительно-регистрирующих систем, прогнозировать качество выходных сигналов и находить критерии регуляризации при решении обратных задач. Книга адресована студентам и аспирантам физических и физико-технических специальностей, научным сотрудникам, планирующим и проводящим экспериментальные исследования, а также инженерам, занятым разработкой, тестированием и сертификацией измерительных приборов и измерительно-регистрирующих систем.

Установлены статистические закономерности пространственно-временной динамики дисперсии трех компонентов скорости ветра в пограничном слое атмосферы по результатам измерений доплеровским мини-содаром. На протяжении 5-суточного периода измерений в осенний период с 12 оп 16 сентября 2003 г. значения дисперсии х- и у-компонентов скорости ветра лежали в интервале от 0.00й до 10м2/с2; для z-компонента от 0.001 до 1.2 м2/с2. Отмечался их рост в утренние часы (около 11:00 местного времени) и в вечернее время (с 18:00 до 22:00 местного времени), что объясняется началом прогрева и последующего охлаждением земной поверхности, которые сопровождаются усилением движения воздушных масс. В ночное время (с 00:00 до 5:00 местного времени) дисперсия z-компонента изменяется от 0.01 до 0.56 м2/сц, что хорошо согласуется с имеющимися в литературе данными. Найдены константы аппроксимации и оценены погрешности их использования, что позволяет описывать суточную динамику дисперсии скорости ветра.

Проведенные мини-содаром измерения профилей скорости ветра в слое 20-200 м показали на его большую эффективность в контроле тонкой структуры атмосферного пограничного слоя (АПС), выявления струйных течений и обнаружении сдвига ветра. Анализ результатов измерений высотных профилей вектора скорости ветра и его вертикального и горизонтального компонентов показал, что аналитические аппроксимации вертикального профиля горизонтальной скорости ветра возможны для нейтральной и неустойчивой стратификаций атмосферы. Довольно хорошо они описываются логарифмическим законом. Найдены константы аппроксимации и оценены погрешности их использования. Установленные физические закономерности п полученные константы для горизонтальной и вертикальной компонент скорости ветра позволяют описывать их почасовую дневную динамику и могут быть рекомендованы для использования в моделях АПС при проведении прогностических расчетов. Векторное представление позволяет визуализировать пространственно-временную динамику поля ветра в атмосферном пограничном слое, в частности оценить форму, размеры струйных течений и сдвига ветра в нем.

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 сборнике представлены материалы докладов участников конференции по направлениям научных исследований в области гидрометеорологического и геофизического обеспечения войск, а также радиолокационного (активного и пассивного) зондирования атмосферы и земных покровов, проводимых учеными ВКА имени А. Ф. Можайского, представителями научно-исследовательских организаций и учреждений Российской академии наук, Росгидромета, Роскосмоса, Минобрнауки России и Минобороны России. Материалы сборника могут быть полезны научным сотрудникам, преподавателям, слушателям, докторантам и аспирантам.

В сборнике представлены материалы докладов участников конференции по направлениям научных исследований в области радиолокационного (активного и пассивного) зондирования атмосферы и земных покровов, а также аэрокосмического мониторинга состояния природной среды, проводимых учеными ВКА имени А. Ф. Можайского, представителями научно-исследовательских организаций и учреждений Российской академии наук, Росгидромета, Роскосмоса, Минобрнауки России и Минобороны России. Материалы сборника могут быть полезны научным сотрудникам, преподавателям, докторантам и аспирантам.

Для территории Сибири, ограниченной 50-70 с.ш. и 60-11- в.д., за период современного глобального потепления 1976-2005 гг. исследованы изменчивости поля температуры, циклонической активности, а также влияние циркуляции на аномалии температуры. Показано, что тренд повышения среднегодовой температуры на территории за указанный период составил 0,36С/10 лет с более высокими значениями в отдельные календарные месяцы. Общее количество циклонов снижалось со скоростью 1,4 события/10 лет, причем это снижение обусловлено уменьшением количества западных и южных циклонов, тогда как число северных циклонов возрастало. Обсуждается механизм, объясняющий временную динамику циклонов различных направлений изменениями меридионального температурного градиента.

В монографии рассматриваются вопросы прогнозирования поведения лесных пожаров (их распространения, развития и последствий), в том числе компьютерным способом, и вопросы создания информационных баз, в основе которых крупномасштабные карты растительных горючих материалов (карты РГМ) на базе ГИС Излагается программа обучения компьютерному способу прогноза поведения лесных пожаров и расчета сил и средств для их тушения. Издание рассчитано на специалистов в области охраны лесов от пожаров, охраны природы и борьбы с чрезвычайными ситуациями, ученых-пирологов, работников лесного хозяйства, преподавателей, аспирантов и студентов лесохозяйственных факультетов.

Монография посвящена математическому моделированию процессов распространения и локализации лесных пожаров как управляемых волновых процессов. Особенностью работы является то, что она написана в значительной мере с точки зрения специалиста по механике и процессам управления. Рассматривается комплекс проблем, связанных с мо-. делированием процессов распространения и локализации лесных пожаров. Предложен ряд моделей этого процесса, позволяющих решать важные прикладные задачи. Показана связь процессов распространения с классической гамильтоновой механикой и теорией управляемых динамических систем. Предлагается использование индикатрис и фигуротрис в качестве рабочего аппарата для исследования и расчета таких процессов. Разработана модель волновых процессов с диссипацией на основе теории обобщенных уравнений Гамильтона — Якоби. Создана теория ло-кализационного управления, позволяющая определять стратегию как борьбы с пожарами, так и уклонения от них. Рассмотрены вопросы практического создания систем моделирования и управления борьбой с лесными пожарами: разработки эффективных алгоритмов, информационного и картографического обеспечения таких систем. Описаны управляющие и обучающие системы, реализованные на основе данной теории. Книга предназначена для научных работников, аспирантов и разработчиков информационных систем, связанных с проблемами моделирования систем охраны лесов. Она может быть также полезна студентам соответствующих специальностей.

В книге обобщены и систематизированы научные исследования и практический опыт расчета и проектирования систем пожарной защиты. Изложены решения наиболее распространенных задач проектирования технических систем пожарной защиты с использованием вероятностно-математических моделей и вычислительной техники. Дан анализ работы пожарного водоснабжения при стационарных и нестационарных процессах подачи и распределения воды, а также бесперебойного водообеспечения. Книга предназначена для инженерно-технических научных сотрудников, работающих в области пожарной защиты и водоснабжения химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и смежных с ним отраслей промышленности.

В монографии изложены результаты многолетних экспериментальных исследований воздействия низовых пожаров разной интенсивности на компоненты экосистемы и послепожарные сукцессионные процессы в южнотаежных сосняках и лиственничниках Нижнего Приангарья. Представлены новые данные по поведению лесных пожаров в условиях Сибири и по отклику компонентов лесной экосистемы на пирогенное воздействие. Полученные результаты могут быть использованы для оценки экологического воздействия и экономического ущерба от лесных пожаров в светлохвойных лесах Сибири. Книга имеет методологическую направленность и будет полезна специалистам в области охраны природы, лесного хозяйства и экологии, а также студентам и аспирантам биологического и лесохозяйственного профиля обучения.

Для азиатской территории России, ограниченной 45-80 с.ш. и 60-180 в.д., по данным реанализа JRA-25 за период современного глобального потепления 1979-2008 гг. исследованы изменчивости пространственно-временных распределений температуры и элементов радиационного и теплового балансов. Показано, что с начала 90-х гг. ХХ в. наблюдается рост отраженной системой "земная поверхность-атмосфера" коротковолновой радиации. Этот рост находится в соответствии с динамикой облачного покрова и приходящего на поверхность коротковолнового излучения. Среднегодовые значения радиационного баланса на верхней границе атмосферы являются отрицательными, что соответствует отрицательным значениям усредненных по территории среднегодовых температур воздуха. Нисходящий тренд радиационного баланса ярко выражен в период после начала 90-х гг. ХХ вв.

С использованием макроскопической модели автоколебаний исследован температурный режим в пятне контакта при трении в условиях схватывания. Получены оценки температуры "вспышки" на поверхности трения и толщины слоя материала вблизи поверхности, в котором имеют место колебания температуры для различных нагрузок, скоростей скольжения и коэффициентов трения. Изучено влияние размера пятна контакта на величину температуры "вспышки". Проведено сравнение результатов моделирования для образцов из стали и меди.

Изложены научные результаты климатических исследований режима температуры воздуха и климатических параметров отопительного периода на территории Сверного, Северо-Западного Кыргызстана на основании анализа многолетних наблюдений метеорологических станций Кыргызгидромета, располагавшихся в днище Чуйской, Таласской и Чон-Кеминской долин и на склонах обрамляющих их хребтов. Исследованы особые условия формирования режима зимних температур, связанные с частым развитием здесь сильных склоновых инверсий, когда в определенном слое она растет с высотой. Оценены мощность и интенсивность таких инверсий по данным станций вертикального климатического разреза. Определены климатические нормы различных температурных характеристик и параметров отопительного периода, а также найдены их высотные зависимости вплоть до высоты 3 км. Предназначена для специалистов метеорологов, энергетиков, географов, экологов, аспирантов и студентов естественных специальностей, а также специалистов смежных областей знаний.

В книге излагается описание кризисов и катастроф лесных экосистем в рамках математической теории катастроф. Строится мозаично-ярусная модель леса. Описываются лесные катастрофы, явившиеся следствием вымокания и пожара. Предлагаются методика прогнозирования лесных катастроф и методика определения предельного антропогенного воздействия на лесную экосистему. Для экологов, лесоведов, математиков и студентов факультетов кибернетики, биологических и математических факультетов.

Исследуется температурный режим болотных почв на верховом болотном массиве на стационаре ИМКЭС СО РАН "Васюганье" (Бакчарское болото). Измерения температуры почвы проводились в период с 11 сентября 2011 г. по 24 сентября 2014 г. при помощи атмосферно-почвенного измерительного комплекса (АПИК) на глубинах от 0 до 240 см с шагом по времени 15 мин на пяти площадках (гряда и мочажина на грядово-мочажинном комплексе, низкий и высокий рям, открытая топь). По среднесуточным данным были получены почвенные профили распределения температуры; определена продолжительность сезонно-мерзлого соля; оценена скорость промерзания/оттаивания сезонно-мерзлого соля. На всех площадках продолжительность существования сезонно-мерзлого слоя составляет четыре - шесть месяцев. Глубина промерзания в разные годы изменяется от 26 до 60 см. Максимальная годовая амплитуда температур наблюдается у поверхности 34.1С и достигает минимального значения на глубине 240 см 2.5С.

Представлены результаты мониторинга температуры торфяной почвы болота, расположенного в зоне южной тайги Западной Сибири. Проведено сравнение температурных режимов торфяной почва на болоте и минеральной - на суходоле, показано их отличие. Торфяная почва имеет сглаженную динамику температуры по сравнению с минеральной. По среднемесячным данным в теплое время года верхние 80- см торфяной почва холоднее минеральной на 5-7С, а в холодное время - теплее на 0,3-1,0С. Повышенная тепловая инерция торфяной залежи препятствует как ее нагреву, так и охлаждению. Глубина промерзания на болоте (35 см) почти в три раза меньше, чем на суходоле.

Представлены результаты исследований мощности сезонномезлого слоя и температурного режима торфяных почв олиготрофного болота в южно-таежной зоне Западной Сибири. Экспериментальные наблюдения выполнены в 2011-2017 гг. при помощи атмосферно-почвенного измерительного комплекса на глубинах от 0 до 240 см на пяти площадках: гряде и мочажине грядово-мочажинного комплекса, низком и рослом рямах и топи. Анализ результатов показал существенные различия в температурном режиме почв и глубине сезонного промерзания на площадках с высоким и низким уровнями болотных вод. Предложенная регрессионная модель позволяет прогнозировать максимальную глубину промерзания с использованием данных о максимальной высоте снега и средней за зиму температуре воздуха.

С целью выявления особенностей динамики температурного режима почв при послепожарном восстановлении подтаежных светлохвойных геосистем Тункинской котловины рассмотрены процессы демутации в сосновых лесах урочища Бадары после прошедших в 2010 г. пожаров. В ходе мониторинговых наблюдений 2011-2020 гг. на участке горелого леса рассмотрена специфика восстановления древесного подроста, а также кустарникового яруса и живого напочвенного покрова. Отмечен период появления первых всходов подроста подлеска, установлено проективное покрытие видов всех лесорастительных ярусов. При сравнении доминирующего состава биоценозов вторичных сукцессий с естественными растительными сообществами выявлены индикаторы перспективности успешного лесовосстановления. На выбранных площадках проведен анализ 10-летних данных наблюдения за температурным режимом почв от поверхности до глубины 3,2 м. Измерения проводились круглосуточно в автоматическом режиме с помощью атмосферно-почвенных измерительных комплексов. В результате анализа полученных данных выявлены разности между температурами почвы на нарушенном и естественном участках. Открытые почвы на площадке, подвергшейся пожару, больше прогреваются в летнее время и больше промерзают в зимнее. Снежный покров, выступая в роли теплоизолятора на обеих площадках, уменьшает различия, однако при позднем его установлении контрасты увеличиваются. За период наблюдения отмечено уменьшение микроклиматических разностей по мере восстановления растительного покрова, что указывает на восстановление температурного режима на пирогенно-нарушенном участке. Полученные результаты применимы при анализе пирогенной трансформации подтаежных светлохвойных геосистем юга Восточной Сибири и прогнозе послепожарного восстановления светлохвойных лесов Тункинской котловины с учетом региональной специфики. Продолжение комплексного мониторинга позволит более детально оценить восстановление ландшафтно-климатических условий территории.

В монографии излагаются основные результаты, полученные отечественными и зарубежными исследователями в области прогноза возникновения лесных пожаров и их экологических последствий. Приводятся данные об основных процессах и факторах, влияющих на возникновение лесных пожаров. Рассматриваются процессы сушки и зажигания лесного горючего материала. Уделяется внимание таким важным факторам лесной пожарной опасности, как метеоусловия, антропогенная нагрузка и грозовая активность. Описываются зарубежные и отечественные методики прогноза лесной пожарной опасности. Рассматриваются вопросы эмиссии и переноса поллютантов, влияния лесных пожаров на биогеоценозы и здоровье населения. Анализируется тематика численного прогноза погоды, высокопроизводительных вычислений на суперкомпьютерах, разработки геоинформационных систем. Обсуждаются перспективы развития подходов и технологий прогнозирования лесной пожарной опасности. Монография предназначена для специалистов в области охраны лесов от пожаров, научных сотрудников, аспирантов и студентов старших курсов.

В монографии описаны исследования лесовосстановления на гарях Ле-но-Амгинского междуречья. Изучены региональные особенности лиственничных лесов и сукцессионных процессов на разновозрастных гарях в условиях сплошного распространения многолетнемерзлых грунтов Центральной Якутии, а также изменения лесорастительных условий и компонентов лесных экосистем после пожаров. Приведены результаты опыта искусственного лесовосстановления на гарях и разработаны предложения по лесовосстанов-лению. Книга предназначена экологам, биологам, специалистам лесного хозяйства, преподавателям и студентам биологических и лесохозяйственных специальностей.

Рассмотрены вопросы моделирования динамики лесных пожаров. Приведен обзор различных методов моделирования, подробно рассмотрены авторские подходы, основанные на применении некоторых методов искусственного интеллекта. Монография адресована научным работникам в сфере лесного хозяйства и лесной пирологии, разработчикам информационных систем природоохранного назначения и может быть полезна аспирантам и студентам соответствующих специальностей.

Данная монография включает в себя материалы научных исследований, проведенных авторским коллективом в области численного моделирования суммарного лучистого теплового потока. формирующегося при лесных пожарах от очага горения.