Представлены работы, посвященные мониторингу и оценке ответной реакции природных систем на антропогенные воздействия регионального, континентального и глобального масштабов, в том числе на загрязнение атмосферы и изменение климата. Рассматриваются результаты экспериментальных исследований, а также математические модели процессов. Для климатологов, биологов и экологов широкого профиля.

Выбор информативных критериев и объективных методов классификации остается актуальной задачей климатологии. Исследуются изменения температуры по данным 818 станций Северного полушария за 1955-2011 гг. Приведены результаты климатической кластеризации для разных временных периодов, соответствующих основным тенденциям изменения глобальной температуры, на основе алгоритма, использующего для классификации согласованность изменений фазы колебаний приземной температуры. Степень согласованности оценивалась коэффициентом корреляции между фазами исходных температурных рядов. Выявлено, что на фоне роста глобальной температуры происходит перестройка в структуре согласованности температурных колебаний, наблюдается переход многих станций более северных классов в более южные. Районами Северного полушария, где метеостанции изменили свою структурную принадлежность в разные периоды, что может служить показателем чувствительности к глобальным климатическим трендам, являются территории Фенноскандии, Британских островов, Центральноевропейской географической области и Среднеевропейской равнины, Гренландии, Российской горно-островной Арктики и Субарктики, п-ва Флорида, а также станции, расположенные в районах горного рельефа Евразии и в зонах влияния основных центров действия атмосферы.

В учебнике содержатся сведения об особенностях современного климата, генезисе его формирования, механизмах изменения. Описаны свойства климатической системы, ее энергетика, свойства водяного пара и углекислого газа - важнейших субстанций для парникового эффекта. Кратко изложены прошлое и будущее состояния климата. География климатов рассматривается с позиций объяснения механизмов формирования региональных климатических особенностей. Соответствует федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования последнего поколения. Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки 05.03.02 "География" и 05.03.04 "Гидрометеорология". 4-е издание, исправленное и дополненное.

Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований радиационных процессов в атмосфере.Они включают анализ физических факторов современных изменений глобального климата (влияние возрастающей концентрации углекислого газа и атмосферного аэрозоля); разработки дистанционных методов определения содержания аэрозоля в атмосфере, оценки интенсивности осадков, влажности и влагозапаса почв, характеристик морского волнения.

Страшно подумать — мы находимся всего в 30 километрах от раскаленных земных недр, где при чудовищных температуре и давлении плавятся железо и базальт. А совсем рядом, на поверхности Земли, взвиваются к небу гигантские воздушные вихри, накатываются на берег штормовые волны. Не проходит недели, месяца, чтобы где-то не обрушились на людей страшные смерчи, циклоны, тайфуны, не тряслась под ногами земля и потоки воды не сносили города и селения. Что это, просто стихийные бедствия, глобальное потепление, последствия деятельности человека или... что-то иное? Так что же ждет нашу страну в ближайшие 10 лет, чего нам следует опасаться и на что уповать? Правда ли, что в будущем Россия станет одним из самых безопасных мест на Земле?.

В коллективной монографии приведены материалы исследований почвенно-растительного покрова и территориальных вод РФ в условиях глобальных изменений климата и катастрофических процессов. Рассмотрена природная и антропогенная эволюция почв, оценена реакция температурного режима мерзлотных почв и верхних горизонтов вечной мерзлоты в связи с изменениями климата. Проведен анализ состояния круговорота углерода на территории России. Рассмотрены климатические факторы формирования первичной продукции фотосинтеза растительного покрова Северной Евразии. Оценены катастрофические воздействия антропогенных и природных факторов на лесные экосистемы. Представлены данные по изменению природных вод под влиянием деятельности микроорганизмов. Исследованы газовые гидраты озера Байкал. Показана реакция морской биоты на изменения природной среды и климата на примере залива Петра Великого Японского моря. Вскрыты характерные особенности цикла углерода на мелководном шельфе Восточного сектора Российской Арктики. Рассмотрен биогеохимический цикл ртути в Братском водохранилище и оценены экологические последствия ртутного загрязнения. Оценено изменение микробного сообщества ризосферных микроорганизмов под влиянием антропогенного загрязнения окружающей среды. Проведена сравнительная оценка процесса адаптации у человека в контрастных экологических условиях. Для специалистов в области наук о Земле, почвоведения, экологии, лесоведения, микробиологии, озероведения.

Представлены материалы исследований динамики геофизических и гидрометеорологических процессов и их математического моделирования. Исследовано взаимодействие мощной радиоволны высокочастотного диапазона с ионосферой, включая возникающие при этом геофизические эффекты в системе литосфера - ионосфера - магнитосфера. Изучены особенности атмосферного распространения ударных волн, вызванных взрывными извержениями вулканов. Широко представлено направление, связанное с исследованием и учетом влияния неоднородного поля силы тяжести при математическом моделировании атмосферных процессов. Рассмотрен ряд вопросов атмосферного электричества. Приведен обзор существующих методов и технологий аэрозольного воздействия на метеорологические и климатические процессы. Выполнен анализ характеристик внетропических циклонов, исследована их роль в формировании теплоотдачи с поверхности океана в Северной Атлантике. Выполнено статистическое моделирование экстремальных атмосферных осадков для учета при оценке риска сильных наводнений и решении других задач. Для специалистов в области наук о Земле, экологии.

Сборник Международной научной конференции включает более 200 докладов ученых из 40 городов России, Китая, Монголии, Германии, Сербии. Научные материалы сформированы по следующим основным направлениям: глобальные изменения и окружающая среда регионов; землепользование и изменение ландшафтов; современные изменения климата и эволюция природной среды; проблема сохранения и устойчивого использования водных ресурсов; экономические, демографические и социально-культурные следствия глобальных и региональных изменений окружающей среды; применение информационных технологий в исследовании отклика окружающей среды на глобальные изменения. Сборник ориентирован на широкий круг исследователей, преподавателей и студентой, интересующихся вопросами экологии, рационального природопользования и устойчивого развития.

Сборник Международной научной конференции включает более 200 докладов ученых из 40 городов России, Китая, Монголии, Германии, Сербии. Научные материалы сформированы по следующим основным направлениям: глобальные изменения и окружающая среда регионов; землепользование и изменение ландшафтов; современные изменения климата и эволюция природной среды; проблема сохранения и устойчивого использования водных ресурсов; экономические, демографические и социально-культурные следствия глобальных и региональных изменений окружающей среды; применение информационных технологий в исследовании отклика окружающей среды на глобальные изменения. Сборник ориентирован на широкий круг исследователей, преподавателей и студентов, интересующихся вопросами экологии, рационального природопользования и устойчивого развития.

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.

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).

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.

Проанализирована динамика температуры по актуальным данным со станций Алтайского региона. Проведенное исследование показало, что изменения климатических характеристик в регионе происходят синхронно. Синхронность в изменении составляющих температурных рядов на всех рассмотренных станциях характеризуется высокой связностью каждой из составляющих с соответствующим типовым полем. Выявлено, что часть изменчивости рядов температуры, описываемая скрытыми периодичностями, составляет в среднем 1,3%, что гораздо больше влияния трендов, которое для большинства станций не превышает 0,3%. Наибольший вклад в изменения температуры в Алтайском регионе вносят гармоники с периодом 20 лет (средние годовые), 40 и 9 лет (зимние), 18 лет (летние), 5-8 лет (осень, весна). Получен долгосрочный прогноз изменения температуры воздуха в регионе до 2030-х гг.

В этой книге затронуты вопросы взаимосвязи физико-химических явлений в окружающей среде с изменениями климата и экологической ситуации на Земле, что определяет междисциплинарность ее содержания. Показана важнейшая роль взаимодействий на межфазных границах минерал/вода в процессах формирования и выветривания горных пород, в миграции химических элементов и веществ. Многочисленные практические примеры реальных природных экосистем и регионов, а также предлагаемые задачи помогают лучше понять необходимость тщательного изучения физико-химического аспекта биогеохимических процессов на уровне наноразмерных структур, без чего невозможно создание глобальной сети экологического мониторинга. Книга не имеет аналогов по содержанию и предназначена для студентов, аспирантов и преподавателей разных специальностей: геология, биология, химия, физика, охрана окружающей среды, химические технологии, электротехника и нанотехнологии.

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.

Предложена методика числовой оценки скорости, направления и величины смещения характеристик растений при изменении климата.

Рассмотрены вопросы индикации уязвимости растений при изменении климата.

Рассмотрены вопросы адаптации развития растений при изменении климата.

Рассмотрены вопросы адаптации растений при изменении климата.

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.

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.

Представлена реконструкция динамики природно-климатических условий по данным споро-пыльцового анализа и AMS-датирования торфяного разреза южно-таежного водораздельного болотного массива Болтное в Западной Сибири. Реконструирована динамика региональной лесной растительности за последние 4200 лет. Выявлен период криогенного прекращения торфонакопления 2995-2215 л.н.,а также климатические изменения термического и влажностного режимов. Периоды похолодания в последнее тысячелетие совпадают с минимумами солнечной активности: Оорта, Вольфа, Шперера, Маундера, Дальтона.

В сборнике трудов опубликованы расширенные материалы докладов, представленных на Международную конференцию "Экология Сибири, Дальнего Востока и Арктики", Томск, 5 - 8 сентябры 2001. Сборник представляет интерес для исследователей и специалистов, занимающихся проблемами климатологии, физики и химии окружающей среды, биологии, медицины, географии, экологии и управления.