Представлены результаты наземных инструментальных измерений общего балла облачности по RGB-методу, основанному на анализе синевы неба. и по методу выделения контуров облаков путем двумерного вейвлет-анализа и их сравнение с данными визуальных измерений на метеостанции ИМКЭС СО РАН.Согласно проведенным исследованиям результаты измерений по RGB-и вейвлет-методам хорошо согласуются между собой, но имеют значительные расхождений с данными визуальных измерений, особенно в случаях, когда на небе присутствуют перистые облака.Как RGB-, так и вейвлет-метод определения общего балла облачности имеют несложные алгоритмы работы и используют недорогую регистрирующую аппаратуру, что позволяет использовать их для дистанционных измерений в автоматическом режиме без непосредственного присутствия оператора.

В монографии в рамках аналитического асимптотического подхода рассматриваются линейные и нелинейные осцилляции и устойчивость заряженной капли, как в вакууме, так и при наличии внешней диэлектрической среды, и осложняющем влиянии внешних силовых полей и вязкости жидкости. Анализируются общефизические закономерности реализации неустойчивости капли по отношению к собственному и индуцированному электрическим зарядам. Обсуждается возможность излучения осциллирующей заряженной каплей акустических и электромагнитных волн, и анализируется возможность зажигания коронного разряда в окрестности нелинейно-осциллирующей заряженной капли в реалиях грозового облака.

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.

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".

Представлены результаты экспериментального исследования оптических и геометрических характеристик облаков верхнего яруса над Томском совместно с актинометрическими измерениями солнечной радиации. Приведён суточный и трёхлетний ход характеристик облаков, в том числе с аномальным обратным рассеянием. В отличие от ранее выполненных исследований, представленные данные получены с использованием режима "параллельного" накопления одноэлектронных импульсов при регистрации лидарных сигналов.

В монографии излагаются актуальные вопросы лазерного дистанционного зондирования облаков верхнего яруса.Приведен обзор микро- и макрофизических характеристик перистых облаков.Рассмотрены наиболее перспективные средства для исследования кристаллической облачности.Подробно представлен метод лазерного поляризационного зондирования.Показаны результаты изучения оптических и микрофизических свойств кристаллических облаков в различных регионах с использованием наземных,самолетных и космических лидаров.Для широкого круга специалистов, работающих в областях, связанных с проблемами метеорологии, дистанционного зондирования. физики атмосферы, атмосферной оптики, а также для студентов и аспирантов.

Описываются методика и результаты комплексного эксперимента по исследованию влияния облаков ( матрица обратного рассеяния света, оптическая толща, отношение рассеяния ) и их геометрические характеристики ( высоты нижней и верхней границ, вертикальная мощность ) определялись на основе лидарных данных, а поток рассеянной солнечной радиации над точкой стояния лидара измерялся зенитным пиранометром. Показано, что зеркальные ОВЯ, т.е. состоящие из преимущественно горизонтально ориентированных ледяных кристаллов, существенно уменьшают поток рассеянной солнечной радиации, приходящей к земной поверхности из призенитной области небосвода, по сравнению с ОВЯ с такой же оптической толщей, но с хаотической ориентацией частиц.

Рассмотрены особенности ослабления стратосферного полярного вихря, предшествующие его разрушению. Для анализа аномальной динамики полярных вихрей использовался метод оценки основных параметров вихря при оконтуривании его границ с помощью значений геопотенциала, определенных по максимальному градиенту температуры и максимальной скорости ветра по данным реанализа ERAS5. Показано , что критерии аномального ослабления полярного вихря, предшествующего его разрушению- это сокращение площади вихря до значений меньше 10 млн км кв. и последующее уменьшение средней скорости ветра по границе вихря до значений меньше 30 и 45 м/с в нижней и средней стратосфере соответственно. В этом случае полярный вихрь становится небольшим циклоном ( характеризующимся высокими температурами и отсутствием динамического барьера) и разрушается в пределах трех недель.

Предложен механизм попадания вулканогенных аэрозолей в стратосферу после извержений плинианского типа, максимальная высота выброса которых не превышает высоты тропопаузы. С использованием траекторной модели NOAA HYSPLIT и общедоступных глобальных температурных данных показана роль вулканических газо-пепловых облаков в изменении температурного режима верхней тропосферы и нижней стратосферы, разрушении тропопаузы и , как следствие, в усилении стратосферно-тропосферного обмена. Установлено, что при прохождении вулканических облаков регистрируется анамальное увеличение приземных концентраций озона.

Полярные стратосферные облака ( ПСО) играют значительную роль в формировании полярных озоновых аномалий, выступая в качестве " поверхностей " для гетерогенных реакций, протекающих с высвобождением фотохимически активного молекулярного хлора в период с конца зимы по начало весны. Кроме того, в течение зимы на частицах ПСО происходит накопление " резурвуаров" хлора, реагентов гетерогенных реакций. В случае разрушения частиц ПСО в середине зимы, процесс накопления соединений хлора прерывается, и в период с конца зимы по весну не наблюдается разрушения озона даже в условиях сильного полярного вихря, в присутствии вновь сформировавшихся ПСО. В работе с использованием метода оконтуривания вихрей исследована динамика арктического полярного вихря зимой 1984/1985, 1998/1999, 2001/2002, 2012/2013 и 2018/2019 гг., как причины аномально длительного отсутствия ПСО в Арктике в середине зимы, когда в январе они существовали в течение не более 5 дней по данным спутниковых наблюдений. Разрушение частиц ПСО в исследуемые годы наблюдалось при ослаблении динамического барьера полярного вихря, вследствие локального уменьшения скорости ветра по границе вихря ниже 20 м/с в нижней стратосфере, которое регистрировалось на протяжении практически всего января. Описанные в работе случаи являются единственными примерами аномального ослабления арктического полярного вихря в середине зимы за период с 1979 по 2022 г.

Рассматриваются основные методы решения прямых и обратных задач, касающихся распространения электромагнитного излучения коротковолновой и ИК-области спектра в атмосфере. Для каждой задачи прилагаются компьютерные программы, иллюстрирующие изложенный материал и позволяющие провести углубленное изучение предложенной темы. Предназначен для студентов вузов, изучающих распространение электромагнитного излучения в атмосфере, оптику атмосферы и методы дистанционного зондирования окружающей среды, также может оказаться полезным научным и инженерным сотрудникам, работающим в указанных областях.