Обобщены экспериментальные и теоретические данные о процессе слияния конвективных облаков. Рассматривается, при каких атмосферных условиях происходит слияние облаков. Представлена характерная структура радиоэха облака в процессе слияния. Обсуждается, как меняются характеристики облаков в результате указанного процесса. Приводятся новые данные о характеристиках грозовых облаков. Рассматриваются вопросы, связанные с особенностями и эффективностью активных воздействий на сливающиеся облака. Исследуются возможности и приводятся результаты численного моделирования процесса слияния облаков, а также характеристики используемых моделей. Книга рассчитана на метеорологов, авиационных специалистов и других лиц, интересующихся физикой облаков и осадков.

В монографии приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований по физике грозо-градовых облаков, туманов и активных воздействий на них. Рассматриваются вопросы современного состояния научно-исследовательских и оперативно-производственных работ по активным воздействиям на градовые процессы, грозу и туманы, методы и средства воздействий на них. Разработан новый метод воздействия на теплые туманы, усовершенствованы методы воздействия на градовые процессы и на грозовую активность, на переохлажденные туманы и низкую слоистую облачность. Монография предназначена для специалистов в области активных воздействий на облака и туманы, студентов и аспирантов, специализирующихся в этой области.

В монографии приводятся результаты анализа современного состояния физики градовых облаков и активных воздействий на них, формулируются основные направления развития данного научного направления. Показано, что в настоящее время оно находится в стадии завершения крупного этапа исследований и перехода к следующему этапу своего развития, на котором основное усилие должно быть направлено на исследование формирования макро- и микроструктурных характеристик облаков с учетом их эмерджентных свойств. Затронуты такие методы исследования облаков и облачных процессов, как лабораторное моделирование микрофизических процессов, исследование облаков радиолокационными методами и математическое моделирование их образования и развития в естественных условиях и при активном воздействии. Обсуждаются основные проблемы моделирования облаков и некоторые направления его развития. Приведены разработанные в последние годы в Высокогорном геофизическом институте модели градовых облаков и результаты расчетов формирования макро- и микроструктурных характеристик конвективных облаков. Книга рассчитана на специалистов в области физики облаков и математического моделирования конвективных облаков. Она также будет полезна студентам старших курсов и аспирантам соответствующих специальностей.

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 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.

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.

В книге излагаются базовые основы построения математических моделей при решении задач физики климатической системы, приводятся методы их конечномерной аппроксимации и возникающие при этом основные численные алгоритмы, обсуждаются суперкомпьютерные технологии численной реализации моделей. В качестве иллюстрации изложенных подходов рассматриваются: задача моделирования течения вязкой несжимаемой жидкости в областях сложной конфигурации, проблема вихреразрешающего воспроизведения динамики геофизических пограничных слоев, задача моделирования региональных особенностей атмосферной циркуляции, проблема воспроизведения современного климата и оценки его возможных в будущем изменений. Книга рассчитана на специалистов в области наук о климатической системе Земли.

Излагаются результаты статистического анализа современных изменений климата пограничного слоя атмосферы над территорией Сибирского региона, проведенного на основе данных о температуре и влажности воздуха. Рассмотрены особенности тридцатилетних (с 1981 по 2010 г.) изменений фоновых (среднегодовых и среднесезонных) характеристик и параметров изменчивости температуры и влажности воздуха в зависимости от географического положения района наблюдения. Выявлены территории и сезоны с ослаблением темпов потепления (или даже с похолоданием) климата пограничного слоя атмосферы в условиях современного глобального потепления. Предложен новый метод сверхдолгосрочного прогноза, базирующийся на использовании аппарата калмановской фильтрации и двумерной динамико-стохастической модели и обеспечивающий надежное предсказание среднесезонной температуры и влажности воздуха с годовой заблаговременностью. Монография рассчитана на широкий круг специалистов, работающих в области атмосферной оптики, климатологии, физики атмосферы.

Излагаются общетеоретические вопросы обширной проблемы радиационного баланса Земли, его связи с климатом. Основное внимание уделено систематическому изложению физических основ измерений всех компонентов радиационного баланса и самих методов обработки спутниковых наблюдений соответствующих энергетических потоков. Приводятся сведения об основных спутниковых проектов измерений солнечной постоянной и уходящих потоков радиации. Большое место отведено изложению теоретических и методических вопросов, разработанных авторами, описанию созданной в Саратовском государственном университете спутниковой аппаратуры. Для специалистов в области метеорологии, климатологии, геофизики, преподавателей и обучающихся по ряду дисциплин наук о Земле.

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.

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.