Рассмотрены вопросы применения данных дистанционного зондирования в задачах мониторинга состояния многолетнемерзлых грунтов Западной Сибири в контексте климатических изменений. В качестве геокриологических индикаторов динамики состояния мерзлотных ландшафтов использованы термокарстовые озера. Сформированная коллекция разновременных космических снимков (1973 - 2005 гг.) территорий в сплошной и островной зонах многолетней мерзлоты позволила исследовать динамику изменений состояния многолетнемерзлых пород в условиях глобального потепления последних десятилетий. Установлено, что суммарная площадь озер в зоне слпошной вечной мерзлоты увеличивается, а в зоне прерывистой вечной мезлоты, наоборот, уменьшается.

Представлены результаты математического моделирования и прогнозирования динамики полей термокарстовых озер на территории многолетней мерзлоты Западной Сибири до конца нынешнего столетия. Описана геоимитационно-регрессионная модель динамики термокарстово-озерных полей, свойства которой определены на основе статистического распределения координат местоположения и площадей озер, полученных экспериментальным путем с использованием разновременных космических снимков Landsat за период 1973-2009 гг. В модели учтена взаимосвязь термокарстово-озерных и климатических изменений, установленная на основе многомерного регрессионного анализа экспериментальных данных. Прогнозирование динамики полей термокарстовых озер в зоне мерзлоты Западной Сибири осуществлено с помощью компьютерных экспериментов на модели с учетом известных прогнозов изменения среднегодовой температуры для исследуемой территории. Показано, что повышение температуры будет сопровождаться сокращением площади термокарстовых озер в зоне мерзлоты Западной Сибири.

Изучены закономерности изменения численности термокарстовых озер криолитозоны Западной Сибири с использованием разновременных космических снимков. Исследования проведены на 33 тестовых участках, выбранных в разных ландшафтных зонах исследуемой территории, с использованием 134 безоблачных снимков Landsat, полученных в теплые месяцы в период 1973-2013 гг. Показано, что общее число образовавшихся озер значительно (почти в 20 раз) превышает число исчезнувших озер. Площади новых образовавшихся термокарстовых озер в среднем в 22 раза меньше, чем размеры исчезающих озер. Поэтому можно предполагать, что наблюдаемый в условиях глобального потепления климата бурный рост числа малых термокарстовых озер будет приводить к повышению уровня эмиссии метана в зонах мерзлоты на арктических территориях. Представлены результаты дистанционного исследования статистического распределения малых термокарстовых озер по их площадям. Исследования выполнены на восьми тестовых участках, выбранных в разных зонах мерзлоты Западной Сибири. Площади малых озер определялись по космическим снимкам сверхвысокого разрешения QuickBird. Показано, что гистограммы распределения озер по площадям допускают их аппроксимацию степенными и экспоненциальными функциями, что может быть использовано при моделировании и прогнозировании динамики термокарстовой эмиссии метана в зонах многолетней мерзлоты.

На основе обработки данных дистанционного зондирования Земли проведен анализ изменений криогенного состояния многолетнемерзлых грунтов на севере Западной Сибири. В качестве геокриологических индикаторов изменения состояния поверхности использованы термокарстовые озера. Анализ данных 16 метеостанций в период 1973-2006 гг. показал увеличение среднегодовой температуры воздуха в зоне вечной мерзлоты на территории Западной Сибири приблизительно на 1°С. Массив разновременных космических снимков территории тестового участка за период 1984-2001 гг. позволил исследовать динамику изменений состояния многолетнемерзлых пород в последние десятилетия. Установлено, что площади озер на исследуемом тестовом участке существенно изменяются, что может служить как показателем усиления криогенных процессов в условиях глобального потепления, так и рассматриваться в качестве одной из основных причин роста аварийности на трубопроводах на севере Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции.

В монографии рассмотрены вопросы геоимитационного моделирования динамики термокарстовых процессов на территории многолетней мерзлоты в условиях глобального потепления. Разработана модель полей термокарстовых озер, основанная на экспериментально определенных существенных свойствах пространственно-временной структуры полей. Описан программный комплекс геоимитационного моделирования, созданный на основе разработанных алгоритмов моделирования, созданный на основе разработанных алгоритмов моделирования, учитывающих выявленную путем регрессионного анализа взаимосвязь термокарстовых и климатических изменений. Приведены результаты исследования адекватности модели с использованием экспериментальных данных о площадях термокарстовых озер. Даны примеры практического применения компьютерных экспериментов с моделью, в том числе для прогноза динамики полей термокарстовых озер в условиях современного глобального потепления. Данная монография может быть полезна геоэкологам, климатологам, географам, мерзлотоведам, изучающим последствия климатических изменений, специалистам, деятельность которых связана с моделированием природных объектов с пространственной структурой, а также студентам и аспирантам вузов.

Рассмотрена структура информационно-моделирующей системы, предназначенной для изучения климатических изменений и динамики геокриологических процессов на территории мерзлоты, включающая в качестве основных составляющих базу данных и подсистему имитационного моделирования полей термокарстовых озер. Предложенная геоимитационная модель основана на экспериментально установленных свойствах реальных полей термокарстовых озер в зоне многолетней мерзлоты Западной Сибири.

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.

Рассмотрены вопросы использования данных дистанционного зондирования для изучения структуры растительности на нефтедобывющих трриториях. Определена пространственная структура растительного покрова территории на основе дешифрирования космических снимков. Карта пространственной структуры растительного покрова центральной и юго-восточной частей Западной Сибири, где сосредоточен основной нефтдобывающий комплекс России, создана с применением средств геоинформационной ситемы ArcView 3.2. Результаты работы могут использоваться в задачах мониторинга воздействий нефтедобычи.

Приведены результаты комплексного палеоэкологического исследования грядово-мочажинного болотного комплекса на территории южной тайги Западной Сибири на примере двух разрезов "Мочажина" и "Гряда". Особое внимание уделено обнаружению климатических воздействий на формирование торфяных залежей в голоцене.

Обсуждается системно-эволюционный подход к описанию и анализу природно-климатических изменений по результатам обработки данных мониторинга. Предложены графоаналитические методики анализа пространственно-временных изменений природно-климатических систем по их отображениям в пространстве оценочных функций. Приведены примеры анализа современных климатических изменений в Западной Сибири для отдельных участков эволюционной траектории (кратковременное похолодание 1966-1972 гг., аномалия температурных изменений весной 1999 г.).

Детально изучены два торфяных разреза олиготрофного грядово-озерного комплекса южнотаежного болота Иксинского. Выполнены анализы ботанического состава, степени разложения, зольности и плотности торфа, численности диатомовых водорослей. Датированы 14 проб торфа. Проведена реконструкция фитоценозов и водных режимов. Предложена методика повышения качества хронологии торфонакопления с учетом его перерывов, использованием скорости аккумуляции торф соседних слоев-аналогов, радиоуглеродных дат-аналогов, синхронизации торфяных разрезов по сходным стадиям водного режима. На основе системно-эволюционного методического подхода и индикаторов палеокриогенных процессов обнаружены многочисленные нарушения эндогенного развития, обусловленные совместным влиянием континентального климата и значительной дифференциации микрорельефа минерального дна, сложенного карбонатными суглинками. Выявлено формирование комплексности и гетеротрофности уже на стадии заболачивания; частые (вековые и внутривековые) резкие смены растительных сообществ и водного режима, значительные колебания уровней болотных вод; псевдоинверсии на более минеротрофную стадия развития; длительное сохранение комплексности; типовое и фитоценотическое разнообразие комплексов; преобладание топяных и топяно-озерных комплексов; блоковый характер торфонакопления, неоднократные перерывы в аккумуляции торфа из-за формирования вторичных озер во влажные потепления, многолетнемерзлых бугров пучения в сухие похолодания, вторичных термокарстовых озер в периоды последующих потеплений. Отмечено преобладание климатические обусловленных стадий развития, многократное влияние палеокриогенных процессов, максимальное влияние на функциональное состояние болот холодных сухих и влажных периодов. Это подтверждает наличие в лесной зоне Западной Сибири, наряду с эндогенным типом болотообразовательного процесса, регионального, климатически обусловленного типа. Чуткий отклик изученного типа комплекса позволяет создавать высокоразрешающие реконструкции и прогнозы как функционального состояния болот, так и климата.

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.

Получены оценки пространственно-временной изменчивости климатических характеристик на территории Западной Сибири за 1976-2014 гг. Установлено влияние на эту изменчивость параметров циркуляции атмосферы, таких как составляющие скорости ветра, относительная завихренность, индексы крупномасштабной циркуляции. Выявлено, что в зимние месяцы процесс потепления сменился процессом похолодания, что связано, в первую очередь, с изменением процессов атмосферной циркуляции, описываемых индексом SCAND.

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.

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).

По данным реанализа было проведено исследование пространственно-временных изменений мериодиональных ячеек циркуляции для сибирского сектора Северного полушария для двух временных интервалов: периода интенсивного глобального потепления 1976-1998 гг. и периода замедления темпов потепления 1999-2014 гг. Выявлено, что наиболее существенных изменения наблюдаются в зимний сезон в начале XXI в.: произошло почти полное исчезновение полярной ячейки и увеличение интенсивности ячее Хэдли и Феррела. Получены и проанализированы тенденции изменений адвективных и вихревых меридиональных потоков тепла. а также их связь с функцией тока. Установлено, что в период ослабления процесса глобального потепления во все месяцы наблюдается увеличение интенсивности и количества центров вихревой циркуляции, что приводит к развитию мериодиональной циркуляции, усилению процессов блокирования и, как следствие. к уменьшению меридионального притока тепла в сибирском секторе в начале XXI в.

Разработаны алгоритмы импорта космических снимков в ГИС, позволяющие манипулировать ими как векторными слоями полигональных объектов. Разработаны программные средства автоматизации импорта космических снимков, представленных в форматах GeoTIFF (Landsat) и HDF EOS (Terra ASTER). Рассмотрены вопросы оценки состояния растительного покрова лесоболотных территорий юго-востока Западной Сибири с использованием космических снимков и геоинформационных технологий.

Приведены результаты структурирования поля приземной температуры Северного полушария для периода современных климатических изменений. В основе предложенной классификации - гипотеза географической обусловленности особенностей фазовой модуляции температурного сигнала. Критерием служит согласованность, а именно фазированность колебаний температуры в отдельных географических районах.Полагаем, что изменения режимов синхронизации природно-климатических процессов в условиях меняющегося климата приводят к пространственной трансформации структуры температурного поля, что есть модулированное колебание. Совокупность внешних и внутренних возмущающих воздействий, оказываемых на климатическую систему, формирует сложный вид фазовой модуляции, но она находится в некотором соответствии этим возмущениям. Исходное пространство 8181 температурных рядов структурировано в 17 региональных кластеров. В них изменения температуры происходят синхронно. Проанализированы свойства полученных структур и их соответствие известным климатическим классификациям. Алгоритм дает возможность исследователю выбирать степень дифференциации исследуемого поля в зависимости от поставленной задачи. Для выявления особенностей трансформации внешнего сигнала в поле приземной температуры была получена оценка индекса фазовой модуляции. Величина отклонения индексов от известных закономерностей для гармонической фазовой модуляции позволяет количественно оценить роль региональных климаторегулирующих факторов. Модуляция, наиболее близкая к гармонической, выявлена в районе Североатлантического термогалинного конвейера.Предложенный подход может использоваться как аналитическая основа для изучения изменений климата в любом пространственном масштабе только по данным о приземной температуре до заданного исследователем качественного уровня. Поиск синхронизации в нелинейных хаотических системах, чувствительных к начальным условиям, может стать одним из перспективных путей оптимизации прогнозных моделей.

На территории нефтяных месторождений вокруг факелов сжигаемого попутного нефтяного газа формируются обширные шлейфы аэрозольного загрязнения. Методика построения карт тепловых аномалий и экологического риска поражения растительных сообществ при сжигании газа в факелах разработана на основе тепловых космических снимков Landsat и продуктов MODIS. Нами исследована аозможность применения таких карт для экологического мониторинга антропогенного воздействия на растительность территорий нефтяных месторождений Западной Сибири.

Труднодоступные и обширные заболоченные территории нефтедобывающих предприятий Западной Сибири не позволяют своевременно оценивать масштаб загрязнения и планировать рекультивационные мероприятия. Нами разработана методика картографирования и оценка антропогенного преобразования растительного покрова нефтезагрязненных территорий на основе космических снимков (КС). Для оценки загрязнения окружающей среды нефтью и динамики восстановления растительного покрова использовали нормализованный вегетационный индекс NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), рассчитанный на основе КС. Значения полученных индексов подтверждены данными физико-химических и микробиологических анализов проб, отобранных на загрязненной территории. С помощью топографических карт и снимков, полученных с космического аппарата Landsat, для труднодоступной заболоченной территории нефтедобывющих предприятий Западной Сибири выделена сеть трубопроводо, представляющих особый риск воздействия на компоненты окружающей среды.

Обсуждаются новые методы и некоторые результаты анализа природно-климатических изменений в Сибири по данным наблюдений на гидрометеорологической сети. На основании закономерностей, выявленных за период инструментально наблюдаемых региональных изменений, названных современными, анализируются задачи по развитию методологии и техники мониторинга природно-климатических систем и процессов, определяющих эволюцию их состояний. оцениваются итоги научно-исследовательских и конструкторско-технологических работ Института оптического мониторинга СО РАН с позиций его основного научного направления.

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.

Обобщены результаты научных исследований и разработок, выполненных в ИОМ СО РАН за 30-летний период, по развитию технических средств и технологий лазерного и акустического зондирования окружающей среды, перспективных с точки зрения дистанционности и оперативности при определении профилей аэрозольных загрязнений и метеорологических величин, а также мониторинга пространственно-временных вариаций их полей. Представлены созданные в Институте наземные, самолетные и космические лидары для зондирования атмосферы и подстилающей поверхности и технологии их применения и проектирования. Рассмотрены направления проводимых в Институте работ по акустическому зондированию атмосферного пограничного слоя и достижения по созданию новых технических средств и технологий для этих целей. Представлены результаты применения созданных технических средств и технологий акустического зондирования для мониторинга атмосферного пограничного слоя и распространения звука в нем.

Установлено, что основными загрязняющими веществами речной системы на территории разрабатываемых месторождений Томской области являются нефть и нефтепродукты, содержание которых в воде превышает предельно допустимые концентрации. Показано, что космоснимки и данные дистанционного зоднирования Landsat и ASTER GDEM, SRTM можно использовать с целью картографирования зон разливов нефти, для оценки рисков загрязнения водных объектов и расчета модуля смыва нефтепродуктов с нефтезагрязненных водосборов для определения их суммарного годового поступления в речную систему.

Изложены физические основы и современное состояние дистанционных методов геологических исследований, включая группы космических и воздушных методов. Рассмотрены физические основы методов, обработка и анализ данных, проявленность различных объектов, процессов и их основных характеристик в данных дистанционного зондирования, возможности применения и комплексирование методов для решения широкого круга геологических задач. Приведены примеры использования материалов мультиспектральных и радарных космических съемок при геологическом картировании, прогнозировании и поисках месторождений полезных ископаемых. Для аспирантов, студентов вузов, слушателей ФПК и специалистов, занимающихся вопросами геологических исследований, прогнозирования и поисков месторождений полезных ископаемых.

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 космических снимков и геоинформационных технологий осуществляется выявление, картографирование и оценка изменения техногенно нарушенных территорий в районах размещения нефтегазового сектора Западной Сибири. В статье представлено применение продуктов MODIS, космических снимков Landsat с 2000 по 2012 гг. и геоинформационных систем ERDAS Imagine, ArcGIS, ArcView для оценки экологического состояния территорий с нефтепроводами с целью предотвращения риска неблагоприятных воздействий на компоненты окружающей природной среды.

В сборнике содержатся результаты теоретических и экспериментальных исследований по современным проблемам изменения климата и прогноза погоды, атмосферной диффузии и мониторинга состояния атмосферы, климатологии, дистанционного зондирования атмосферы. Сборник рассчитан на широкий круг научных работников и инженеров, интересующихся результатами современных исследований в области метеорологии и их практическим использованием.

В течение последних нескольких десятилетий наблюдается смещение к полюсу таких элементов общей циркуляции атмосферы, как ячейка Гадлея и штормтреки. На основе результатов численного моделирования динамики климата с использованием идеализированной модели климатической системы показано, что тенденция к смещению штормтреков Северного полушария в условиях потепления климата (по сценарию RCP-8.5) к полюсам будет продолжаться. Обсуждаются также другие особенности динамики общей циркуляции в условиях меняющегося климата, обнаруженные в ходе численного эксперимента.

Определены состав и структура геоинформационного обеспечения задач мониторинга окружающей среды и климата. Рассмотрены требования к формированию базы данных, позволяющей накапливать разнородную информацию, получаемую в результате междисциплинарных исследований объекта мониторинга. Описана модульная структура геоинформационной системы, базы данных и рассмотрен состав программного обеспечения и системы основных и тематических цифровых карт исследуемых территорий. Обсуждаются вопросы обработки космических снимков и создания комплекса прикладных программ моделирования я в составе геоинформационного обеспечения комплексного мониторинга и использования результатов численного моделирования.

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.

Рассмотрено состояние средств наблюдений на геофизическом стационаре ИОМ СО РАН. Помимо сертифицированной метеостанции II категории в составе стационара действуют посты наблюдений рассеянной УФ- радиации, напряженности электрического поля, содержания ртути в окружающей среде. Дается краткое описание соответствующих средств наблюдений и приводятся некоторые полученные с их помощью результаты. Рассматриваются ближайшие перспективы развития средств наблюдений.

Приведены краткие сведения и технические характеристики приборов, устройств. систем и комплексов. которые создавались в ИОМ СО РАН в течение 30 лет для исследования оптико-метеорологических параметров атмосферы и могут быть использованы в задачах экологического и метеорологического мониторинга окружающей среды. Рассмотрены проблемы. связанные с метрологическим обеспечением создаваемых приборов и методик выполнения измерений.

Обзорная статья по материалам конференции освещает современное состояние дел в вопросах изучения изменений климата и ландшафтов Евразии в послеледниковое время с помощью разнообразных палеолимнологических методов, анализа слоев спелеотерм и древесно-кольцевых серий традиционными и новейшими палеогеографическими методами.

Исследован химический состав сапропелевых отложений озер Томской области, а также изучены особенности структуры и свойств гуминовых веществ данных сапропелей. Показано, что озерные отложения содержат высокое количество гуминовых веществ, обладающих парамагнитными и антиоксидантными свойствами.

В работе рассмотрены вопросы изменения климата в Малый ледниковый период (1550-1850 гг.). Ход природных процессов реконструирован по свидетельствам очевидцев, зафиксированных в исторических документах, косвенным показателям (изотопным, спорово-пыльцевым, дендрологическим, гляциологическим данным), что позволяет использовать МЛП как природную модель условий прошлых и будущих изменений природы планеты в условиях похолодания.

Проведен сравнительный анализ состава и распределения органических соединений в донных отложениях пресного оз. Мурашка (Томская обл.) и гиперсоленого оз. Мармышанское (Алтайский край). Идентифицированы ациклические, алициклические и ароматические углеводороды, нормальные алифатические кислоты и их эфиры, ациклические и алициклические кетоны, ациклические, алициклические и ароматические спирты, фосфаты, фураны и тиофены. Выявлены особенности состава органических соединений в озерах различной степени минерализации.

Изучено влияние температуры и осадков на радиальный прирост деревьев сосны (Pinus sylvestris L) в суходольных сосняках юга Томской области. При среднемноголетнем распределении осадков по сезонам года наибольшая ширина годичного кольца формируется при более низких температурах вегетационного периода и более высоких температурах зимы и весны и большем количестве садков лета (в основном июня) текущего гидрологического года. В период малоснежных зим усиливается положительная роль выпадающих весной и летом осадков текущего гидрологического года. В целом за столетний период (1900-2000 гг.) радиальный прирост деревьев сосны обыкновенной значимо зависит от температур апреля и сентября и осадков июня во всех обследованных суходольных сосняках и хорошо объясняется сезонными особенностями ее физиологической и ростовой активности и сезонными изменениями почвенного климата на юге Западно-Сибирской равнины.

На основе экспериментальных данных спутника Envisat исследована территориальная распространенность водяного пара для различных природно-климатических зон юга западной Сибири в летние сезоны 2008-2011 гг. Анализ коррелированности временных рядов содержания водяного пара в атмосфере по данным спутника Envisat W и радиозондовых наблюдений w для территории аэрологической станции г. Омске показал, что абсолютные величины W и w линейно связаны между собой. Коэффициент корреляции равен 0.77 (уровень значимости р = 0.05). Рассчитаны функции распределения количества водяного пара по числу случаев его измерений со спутника Envisat для безоблачного неба для трех зон с разными физическими параметрами подстилающей поверхности: степной, Большого Васюганского болот (БВБ) и лесной зоны. Функции распределения носят бимодальный характер, причем каждя отдельная мода подчиняется нормальной логарифмическому закону. Приведены параметры этих распределений.

Методом вейвлет-анализа исследованы колебательные структуры в межгодовой изменчивости температурных рядов гг. Омска, Томска, Красноярска, Иркутска, Благовещенска и Петропавловска-Камчатского. Масштабы выявленных колебаний приблизительно составляют 5, 11, 22, 30 и 50 лет. Аналогичному анализу подвергнуты временные ряды индекса Южного Колебания SOI, чисел Вольфа W и геомагнитного индекса Ap. Исследованы корреляции как между исходными рядами T, SOI, W, Ap, так и между периодичностями отдельных масштабов. Значимая по уровню 99% корреляция имеет место только между температурными рядами для городов, расположенных в континентальной зоне. Между отдельными периодичностями в колебаниях SOI и в температурных рядах найдена значимая отрицательная корреляция. а в рядах W, Ap и температуры значимая положительная корреляция для масштаба 30 и 50 лет.

Исследования проводились на основе формализации утверждения, что внешнее вынуждающее воздействие, общее для какой-либо физико-географической единицы. проявляется в сходстве существенных признаков всех процессов в ее пределах. Введенный критерий согласованности дает количественную характеристику этого воздействия. При анализе согласованности на всей азиатской территории России зимой были выделены области, занимаемые обширным азиатским антициклоном. Для летнего периода была выявлена аномалия синхронности термического поля, очевидно. связанная с поглощением тепла водными массами в области между Обью и Енисеем. Предложен новый полезный инструмент, интегрирующий информацию, содержащуюся в экспериментальных данных, который имеет перспективы для дальнейших исследований и интерпретаций.

Глобальное потепление — это понятие благодаря усилиям массмедиа, политиков и небольшого числа ученых стало одним из краеугольных камней, определяющих общественное сознание людей XXI века. На чем же лежит представление о глобальном потеплении — на твердом грунте или зыбком песке? Серьезны ли опасения насчет глобального потепления или это очередная псевдонаучная страшилка? И соответствует ли истине то, что человечество оказалось перед гораздо более страшной угрозой — катастрофой глобального похолодания? Основные данные о климатических процессах взяты излите-ратуры и материалов Европейского союза наук о Земле (European Geosciences Union), членом которого автор является.

Анализируются эмпирические данные, касающиеся роли таких региональных климаторегулирующих факторов в Западной Сибири, как орографический и арктический, факторы Сибирского максимума (антициклона) и болотных систем. Влияние орографического фактора, обусловленного наличием Уральских гор с запада и Среднесибирского плоскогорья с востока. а также прилегающими реками Обь и Енисей с их поймами, приводит к воздействию на воздушные потоки в нижней тропосфере, вследствие чего в зимние месяцы широтная зональность изотерм приближается к меридиональной. Влияние арктического фактора в Западной Сибири связано преимущественно с Карским морем, ледовое покрытие которого обусловлено режимом атмосферной циркуляции и океанических течений в Северном ледовитом океане. Влияние Сибирского максимума с центром в Горном Алтае, включая Монгольский Алтай, вызвано блокированием зонального переноса в Западной Сибири и даже за ее пределами. В частности, не исключается, что наблюдаемые в последние годы в Карском море тренды к потеплению связаны не только с изменениями океанической циркуляции, но и с влиянием Сибирского максимума, изменяющего меридиональный температурный градиент и режим атмосферной циркуляции в нижней тропосфере. Роль болотных систем зависит от особенностей изменения температурного режима на их территории за счет теплофизических свойств торфяных залежей и гидрологического режима, что определяет уменьшение амплитуды колебаний среднемесячных температур на 7% по сравнению с таковой для прилегающих территорий. Особая роль фактора болотных систем состоит также в регулировании углеродного баланса вследствие стока и эмиссии таких парниковых газов, как углекислый газ и метан. Результаты анализа позволяют обосновать необходимость учета этих факторов при мониторинге и моделировании глобальных и региональных климатических или экосистемных изменений.

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 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.

Глобальное изменение климата планеты, в результате которого растают ледники Антарктиды и Гренландии и многие страны мира окажутся под водами мирового океана, активно обсуждается в последнее время как в средствах массовой информации, так и в научных кругах. В книге «Глобальное потепление» рассмотрены не только алармистские сценарии этого процесса, но и резко критические возражения на них. Глобальный мир призывает предпринимать глобальные меры в ответ на глобальное потепление, и на это уже тратятся миллиарды долларов. На суд читателя выносится широкий круг вопросов, связанных с этой то ли реальной, то ли мифической опасностью.

В созданной геоинформационной системе проводится анализ загрязнения атмосферы от пожаров осушенных торфяников Томской области на территориях Бакчарского и Шегарского лесничеств. Вычислены параметры горизонтального и вертикального возмущения в слое атмосферы от пожаров на участке Иксинского болота, которые включают максимальный вертикальный размер конвективной колонки ( смесь с воздухом продуктов полного и неполного сгорания топлива, поднимающаяся над очагом пожара ), тепловыделение и скорость распространения аэрозольного облака продуктов горения. На основе геоданных и данных по биомассе растительного покрова участка Иксинского болота рассчитаны объемы выбросов загрязняющих веществ от пожара. Показано, что в атмосферу поступило значительное количество оксида углерода, диоксида углерода, метана. В настоящее время для данного участка характерно восстановление растительного покрова, рассчитана положительная динамика вегетационного индекса NDVI. Накопление биомассы на участке Иксинского болота, наличие сухостоя, а также сети дорог свидетельствует о высоких рисках возгорания растительности и торфа и выброса в атмосферу загрязняющих веществ.

В настоящее время применение аэрокосмических методов и технологий является перспективным направлением в решении множества задач нефтегазовой отрасли, в том числе может быть использовано для экологического мониторинга мест добычи, транспортировки и переработки углеводородов, оценки последствий и снижения риска воздействия на компоненты окружающей природной среды. Аэрокосмические методы позволяют выявлять и катографировать неблагоприятные воздействия, оценивать восстановительную динамику нарушенных территорий. Целью данной работы является расчет количественной характеристики состояния и динамики восстановления растительного покрова на нефтедобывающих территориях Ханты-Мансийского автономного округа (ХМАО), выполненный на основе определения коэффициентов энтропии и нормализованного вегетационного индекса с использованием космических снимков (КС) Landsat в геоинформационных пакетах ERDAS Imagine, ArcGIS и ArcView.

В монографии рассмотрена и обобщена российская и зарубежная информация по динамике изменения климата в Арктической зоне. Представлена общая природно-климатическая характеристика Арктики и ее отдельных районов. Дан анализ динамики климатических и других природных изменений в ретроспективе. Рассмотрены модели возможных сценариев потепления климата и его воздействия на окружающую среду и хозяйственную деятельность в Арктике. Разработаны предложения по ликвидации возможных негативных последствий потепления климата на развитие производственной деятельности в Арктической зоне России, функционирования инфраструктурных элементов хозяйства, традиционных промыслов, жизнедеятельности и адаптации человека.

В монографии исследуется проблема №1 XXI столетия (по определению генерального секретаря ООН). Представленная книга пытается оценить происходящее сегодня резкое изменение климата с особым акцентом на события и исследования 2006-2009 г., не охваченные Межправительственной группой экспертов ООН по изменению климата. Дается анализ движущих сил глобального потепления, климатического моделирования и оппонирующим (антропогенном происхождению потепления) взглядам. Основное содержание - оценка последствий идущего изменения климата (при разных уровнях глобального потепления) на мировом, региональном и функциональном уровнях, и попытка ответить на вопросы «Что делать?» (оценка возможного противодействия глобальному потеплению) и «Что делается?» (оценка предпринимаемых усилий). Основной вывод - необходимость следования рекомендации «принципа предосторожности», принятого в Рио-де-Жанейро в 1992: "В случае существования опасности серьезного или непоправимого ущерба недостаток полной научной информации не может служить причиной для отсрочки эффективных мер по предотвращению разрушения окружающей среды".

Аномальная жара и лесные пожары вроде тех, что охватили пол-России летом 2010 года, опасны не только для жизни и здоровья людей. Гораздо опаснее их возможные глобальные последствия, а вернее — одно, кажущееся многим из нас маловероятным: голод. В этой книге Лестер Браун утверждает, что не мировой терроризм, не ядерное или химическое оружие, а именно голод, наступающий в том числе из-за изменения климата, — главная угроза для мира. Угроза вполне реальная: прекращен экспорт зерна из России, мировые цены на пшеницу выросли в два раза. Если и другие крупные экспортеры понесут сравнимые потери из-за природных катаклизмов, всемирный продовольственный кризис будет неизбежен. У Лестера Брауна, лауреата премии ООН в области охраны окружающей среды, есть план по спасению человечества от гибели. Его суть — снижение потребления (продуктов питания и энергоресурсов), восстановление земельных, водных и биоресурсов Земли, переход на новую, экологически безопасную экономическую модель жизни, глобальная структурная реформа госуправления. Идеи Брауна, изложенные в этой книге, могли бы показаться утопическими — если бы богатейшие люди Америки (вроде Билла Гейтса или Уоррена Баффета), раньше других заметившие угрозу, не вкладывали бы в их реализацию миллиарды. Для широкого круга читателей.

Как климат рождает и убивает цивилизации? За какие «ниточки» природа дергает людей? Мы живем в эпоху глобального потепления или похолодания? Что ждет Россию в связи с колебаниями климата? Об этом, а также о Владимире Клименко, Борисе Годунове, египетских фараонах и других замечательных людях — новая книга Александра Никонова. Прочитав эту книгу, вы сможете вести бесконечные разговоры о погоде не хуже любого англичанина и о будущем — не хуже любого футуролога. Для широкого круга читателей.

В книге рассмотрены основные особенности климата Московской агломерации: пространственная структура аномалий и изменения во времени. Проанализированы поля температуры, влажности, осадков, радиационные характеристики, состояние загрязнения воздушной среды. В результате современных возможностей мониторинга (с использованием автоматических станций, спутниковых систем), суперкомпьютерного моделирования атмосферы, прогресса в работе с географической информацией полученных качественно новые результаты. Показано, что на фоне общего потепления в Московской агломерации рост температуры происходит быстрее и эффективнее проявляется в сопутствующих явлениях, чем на окружающих территориях. Это можно трактовать как урбанистическое усиление глобальных (региональных) изменений климата. Аномалии городского метеорологического режима приводит к снижению комфортности условий проживания. Рост дискомфорта превышает темп потепления.

Обобщены данные по распределению липидных антиоксидантов (АО) в организмах-продуцентах и осадочном ОВ современных отложений озер Западной и Восточной Сибири. АО являются тетратерпеноидные и тетрапиррольные пигменты, унаследованные от биопродуцентов. Сохранность АО в осадках определяется о/в условиями среды осадконакопления. Наибольшим антиоксидантным потенциалом обладают ациклические и циклические каротиноиды с кето- и кето-метокси-заместителями, бактериохлорофиллы и феофитины хлорофиллов. Микробиальная переработка осадочного ОВ повышеает антиокислительные свойства осадочных липидов за счет цис-изомеризации каротиноидов. Для изученных объектов выявлена отрицательная связь содержания липидов с долей в них АО, обусловленная диссоциацией биогенных АО в процессе разубоживания осадочного ОВ минеральной фракцией. Тенденция сохраяется для зрелых осадков, благодаря разбавлению липидных фракций образующимися УВ. Антиоксдантные свойства ОВ предлагаются в качестве параметра для оценки зрелости осадочного ОВ.

Методом хромато-масс-спектрометрии изучен состав соединений продуктов пиролиза нерастворимого органического вещества осадка озера Тухлое (Новосибирская область, Западная Сибирь). Установлено, что в пиролизате присутствуют нормальные алканы и алкены, алифатические спирты и кислоты, ароматические углеводороды, алкилтиофены, фенолы.

Исследованы распространение и состав низкомолекулярных гетероатомных компонентов в нефтях Западной Сибири, различающихся содержанием смолисто-асфальтеновых веществ. Смолистые нефти содержат больше низкомолекулярных соединений серы и азота, чем малосмолистые. Качественный состав этих соединений не зависит от смолистости нефтей. Различия наблюдаются и в распределении отдельных структур.

Изучен структурно-групповой состав кетонов нефтей Западной Сибири. Установлена взаимосвязь состава и структуры кетонов и типа углеводородов в нефтях. Показано, что в нефтях метанонафтенового типа преобладают кетоны алифатического строения, в то время, как в нефтях нафтенового типа - кетоны с циклановыми и ароматическими заместителями.

Исследованы качественные и количественные изменения массы и углеводородного состава нефтяных систем при биодеградации в условиях модельных лабораторных экспериментов. Биодеградация образцов нефтей Советского и Стрежевского месторождений (Западная Сибирь) и месторождения Белый Тигр (Вьетнам) осуществлялась природными ассоциациями микроорганизмов, выделенными из пластовых вод и образцов почв, загрязненных нефтью. Анализ изменений углеводородного состава проведен методом хромато-масс-спектрометрии (ГХ/МС). Установлено, что в процессах биодеградации нефти происходит одновременное разрушение всех частей нефтяной системы - как насыщенных углеводородов, так и высокомолекулярных ее фрагментов - смол и асфальтенов.

Выделены широкие фракции карбонилсодержащих соединений из 6 нефтей различных стратиграфических комплексов Западной Сибири. Методом масс-спектрометрии структурно-группового состава и распределения по числу углеродных атомов кетонов в выделенных концентратах показано наличие гомологических рядов кетонов, включающих соединения от 10 до 32 атомов углерода в молекуле. Методом ГЖХ определено, что в нефтях различного типа присутствует ряд алканонов-2 с распределением по молекулярной массе, характерной для каждой нефти. Наблюдается тенденция уменьшения молекулярных масс алканонов-2 при погружении залежи нефти.

Метод ИК-спектрометрии использован для систематического анализа группового состава нефракционированных нефтей юрских отложений юго-востока Западной Сибири. Выявлено присутствие нефтей трех типов: метанового, метанонафтенового и нафтенометанового. Проведено территориальное и стратиграфическое зонирование их распространения. Определены характеристические особенности состава нефтей каждого типа, рассмотрены возможные факторы, способствующие их образованию.

Изучен состав кетонов фракций слабополярных соединений, выделенных из нефтей юрских отложений южной части Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции. Установлено, что алифатические кетоны представлены гомологическим рядом н-алкан-2-онов и изопреноидным кетоном -6, 10, 14-триметилпентадекан-2-оном. В составе ароматических кетонов идентифицированы флуоренон, бензофлуореноны, дибензо- и/или нафтофлуореноны и их С1-С4 гомологи.

Для увеличения нефтеотдачи юрских отложений Западной Сибири представлены результаты лабораторных и промысловых испытаний комплексной технологии, обеспечивающей увеличение охвата заводнением и интенсификацию разработки.

Методом масс-спектрометрии исследован групповой состав и распределение нафтеноароматических углеводородов нефтей Западной Сибири. В значимых концентрациях в нефтях присутствуют нафтеномоноароматические углеводороды, содержащие от 1 до 6 насыщенных циклов с общей формулой CnH2n-z, где z - 8, 10, 12, 14, 16, 18. Во всех нефтях доминируют нафтеномоноарены с одним насыщенным циклом. Отмечено увеличение содержания соединений с 3-6 насыщенными циклами в молекуле с ростом глубины залегания нефтей. Нафтенобиарены, содержащие от 1 до 6 насыщенных циклов, с общей формулойCnH2n-z, где z -14, 16, 18, 22, 24 присутствуют в нефтях в концентрациях от 20.0 до 54.0 мас.% на биароматическую фракцию. Для большинства нефтей характерно преобладание структур с 1 и 2 насыщенными циклами в молекуле. Зависимости цикличности нафтенобиаренов от природы исходного органического вещества не прослеживается. Отсутствие связи степени цикличности от типа ОВ, видимо, обусловлено тем, что поликонденсированные нафтенобиарены в большей степени отражают степень катагенетической преобразованности ОВ.

Наблюдающийся в последние годы устойчивый подъем уровня нефтедобычи приводит к быстро возрастающей техногенной нагрузке на природную среду. Это в свою очередь требует усиления экологического контроля за деятельностью предприятий нефтегазового комплекса. Сибирскими учеными разработан новый комплексный геоинформационный подход, основанный на сочетании санитарно-гигиенического и ландшафтно-геохимического методов, с использованием которого получены количественные оценки относительных площадей загрязненных лесоболотных выделов на территории Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции.