Представлены экспериментальные и теоретические работы по разработке методов определения малых газовых компонент в атмосфере, актуальных в связи с проблемами исследования озонного слоя и загрязнения атмосферы. Получены данные о естественной изменчивости окиси углерода и двуокиси азота в фоновой атмосфере.

В монографии рассмотрено применение сформулированного автором принципа зеркального отображения в задачах численно-аналитического моделирования интенсивностей скалярного и поляризованного некогерентного монохроматического излучения плоского однородного слоя конечной оптической толщины, ограниченного снизу горизонтально-однородной неортотропной подстилающей поверхностью с произвольным законом отражения падающего на неё излучения. На базе данного принципа разработана концепция фотометрических и поляриметрических инвариантов, объединяющая нисходящие и восходящие излучения в симметричных направлениях визирования на двух текущих оптических уровнях, зеркально-симметричных относительно середины заданного однородного слоя и инвариантных при сдвигах оптических глубин и угловых вращениях линий визирования. На основе указанной концепции получены новые линейные и нелинейные интегральные уравнения Фредгольма II рода, а также линейные сингулярные интегральные уравнения для фотометрических и поляриметрических инвариантов на произвольных симметричных и несимметричных оптических уровнях среды в зеркально-симметричных направлениях визирования в двух альтернативных областях их определения, которые в два раза меньше исходной. Проведён также анализ полученных численно-аналитических результатов, связанных с обобщением принципа инвариантности Амбарцумяна-Чандрасекара и применением методов классической теории переноса скалярного и поляризованного излучения, для исследования аналитической пространственно-угловой структуры их интенсивностей. Особое внимание уделено обобщению классических структурных функций Амбарцумяна и Чандрасекара на произвольные оптические глубины заданного однородного слоя. В качестве примера использования полученных числовых данных построены приближённые аналитические модели образования слабых спектральных линий поглощения в системе «атмосфера—подстилающая поверхность» для различных законов отражения, представляющих практический интерес и используемых в прикладных исследованиях по оптике и спектрофотополяриметрии природных сред в видимой области спектра 400-800 нм. Для этой области спектра представлены также другие примеры использования полученных численно-аналитических результатов при проведении наземных измерений и дистанционного зондирования Земли и планет из космоса.

В апреле 2011 г. в средних широтах Северного полушария над рядом областей регистрировалось длительное аномальное понижение общего содержания озона, которое связывают с отголосками масштабной арктической озоновой аномалии, наблюдавшейся в марте. Показано, что разрушение стратосферного озона над Томском в этот период обусловлено извержением индонезийского вулкана Мерапи в ноябре 2010 г. Представлены результаты анализа движения воздушных масс в нижней стратосфере от координат вулканического выброса с момента извержения до конца апреля, выполненного с использованием модели NOFF HYSPLIT. Установлено, что воздушные массы, содержащие вулканогенный аэрозоль. пришли в средние широты Северного полушария в конце марта 2011 г., что согласуется с регистрацией в стратосфере над Томском высокого содержания аэрозоля в этот период. На основе анализа температурных и озоновых аномалий в стратосфере над Томском показано, что их появление обусловлено наличием в составе аэрозоля вулканогенной сажи.

Анализируется роль вулканогенных аэрозолей в формировании температурных и озоновых аномалий, зарегистрированных в тропической стратосфере после извержения влк. Пинатубо в июне 1991 г., по данным 30-летних баллонных измерений на ст. Хило (Гавайи). В качестве аномалий рассматриваются положительные температурные и отрицательные озоновые отклонения в вертикальных профилях относительно многолетнего среднего. Во второй половине 1991 г. стратосферные аномалии хорошо согласуются с наличием вулканического пела, который сохранялся в стратосфере около полугода. Однако только присутствием долгоживущего серокислотного аэрозоля невозможно объяснить регистрируемые в дальнейшем в течение 2-3 лет температурные аномалии и депрессию стратосферного озона. Предложен механизм формирования в стратосфере долгоживущих частиц вулканогенной сажи, образующихся при термическом разложении метана в эруптивной колонне, активно поглощающих солнечную радиацию и разрушающих озон на своей поверхности. На основе расчета скорости осаждения сажи с учетом высокой эффективности разрешения озона на ее поверхности объясняется наиболее крупная озоновая аномалия, наблюдавшаяся в нижней стратосфере во второй половине 1992 г.

В монографии рассматриваются результаты многолетних исследований спектральной прозрачности атмосферы и угловых харктеристик рассеянного излучения, проведенных в прибрежных районах Черного моря. Описываются методы разделения общего ослабления на аэрозольную и молекулярную компоненты. Впервые анализируются статистические характеристики коэффициентов аэрозольного ослабления и направленного рассеяния атмосферных дымок. Приводятся микрофизические параметры аэрозоля, полученные по данным как прямых измерений, так и оптических исследований с последующим решением обратной задачи. Предлагается эмпирическая модель оптических характеристик прибрежных атмосферных дымок.Книга предназначена для специалистов, работающих в области атмосферной оптики и прикладной метеорологии.

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".

В книге представлены результаты исследований циркуляции атмосферы внетропических широт Северного полушария с помощью типизации элементарных циркуляционных механизмов, разработанной Б.Л. Дзердзеевским, В.М. Курганской, З.М. Витвицкой и продолжаемой в Лаборатории климатологии Института географии РАН. В тексте по работам Б.Л. Дзердзеевского изложены основные принципы типизации, дана характеристика 41 типа ЭЦМ, охватывающих все наблюдавшиеся за исследуемый период формы циркулиции. В книге рассмотрены колебания циркуляции атмосферы Северного полушария как главной составляющей колебаний климата.