Климат на нашей планете меняется, причем весьма интенсивно. С этим уже не поспоришь... Растет число природных катастроф, и эти изменения касаются каждого жителя Земли, лишая его возможности занять удобную позицию стороннего наблюдателя. А потому как никогда актуальна задача разобраться в причинах происходящего: ведь если установить механизмы, определяющие поведение климатической системы Земли, мы сможем прогнозировать будущие изменения климата, а со временем и направлять их в желаемое русло.

Что является движущей силой истории? Усилия человеческого разума и воли, божественное Провидение или естественные силы природы, в наиболее полной мере выраженные в колебаниях климата? В книге построена сравнительная хронология основных событий климатической и социальной истории за последние пять тысяч лет. Эта хронология показывает, что в эпохи локального ухудшения климата (похолодания, или уменьшения количества осадков, или и того, и другого) доминирующими оказываются тенденции к объединению племен и народов, массовым переселениям, образованию новых государств, необычайному обострению человеческого разума и интеллекта, когда осуществляются невиданные культурные и технологические прорывы. Эпохи улучшения климата оставляют совсем другие следы в истории — им сопутствует ослабление централизованной власти, внешне беспричинное обострение внутренних противоречий, распад веками существовавших государств, крушение империй. Колебания климата — не пассивный фон, на котором разыгрывается драма всемирной истории, а ее важное действующее лицо. Книга предназначена для историков, географов, климатологов, а также широкого круга читателей, интересующихся влиянием колебаний климата на всемирный исторический процесс.

Затронуты важнейшие вопросы современной климатологии, без которых нельзя ответить на вопросы, почему изменяется климат и каким будет климат последующих десятилетий. Наиболее подробно обсуждается реальность антропогенного фактора и обоснованность прогнозов о грядущей термической катастрофе Земли. На основе анализа эмпирических данных показано, что в последние годы парниковый эффект от возрастающей концентрации СО2 усиливается, но его вклад в изменения климата не является основным. Показано, что вопрос о причинах изменений климата сводится к вопросу о внешних факторах.

В сборник включены статьи, написанные по материалам лекций, прочитанных на ХV школе по нелинейным волнам (Нижний Новгород, март 2010 г.). В работах обсуждаются разнообразные аспекты нелинейной науки - от физики экстремальных световых полей до процессов в живых системах. Книга рассчитана на специалистов, занимающихся изучением нелинейных явлений, а также на аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

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.

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.

Рассмотрена проблема применения градиентного и хронобиологического анализа растений для оптимизации режима их использования при колебаниях горного климата.

Рассмотрена географическая и хронобиологическая изменчивость сроков развития растений в режиме циклических колебаний климата.

Рассмотрена проблема применения хронобиологического анализа растений для оптимизации природопользования при колебаниях климата.

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.

Представлен новый подход к изучению развития структуры снежного покрова на основе его кристалломорфологии, а также фундаментальных законов природной симметрии и эволюционной биологии. Разработаны детерминированные и стохастические эмпирические модели, описывающие сублимационно-метаморфический цикл сезонного снежного покрова как эволюционный биосферный процесс. Выявлены стадийность форм роста кристаллов и саморазвитие снежных горизонтов в различных полиморфных вариантах метаморфического цикла. На этой основе разработана новая кристалломорфологическая классификация сезонного снега, по которой описаны региональные и локальные типы снежных структур. Вероятностные закономерности эволюции выявлены моделями авторегуляции метаморфизма двух типов: саморегуляции снежных горизонтов и регулирования их извне. Эволюционные модели призваны совершенствовать методы долгосрочного прогнозирования лавинной опасности. Проведена также количественная оценка структурно-эволюционного полиморфизма снежного покрова. Для специалистов в области изучения эволюционных биосферныхъ процессов. структурного снеговедения и прогнозирования снежных лавин.

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.

Монография посвящена проблемам моделирования климатических событий. Рассмотрены возможности создания информационной системы, позволяющей оценивать изменчивость характеристик экстремальных природных явлений, определять влияние на события внешних источников и строить прогностические модели. В работе большое внимание уделено созданию базы данных с использованием историко-архивных материалов. Предложенные модели позволяют решать задачи оценки ситуаций проявления суровых зим, паводков и половодий, засух для управления предприятиями агропромышленного комплекса, водохозяйственными и топливно-энергетическими объектами. Монография предназначена для специалистов по математическим и информационным технологиям, экономистам, климатологам и аспирантам, интересующимися проблемами воздействия природных явлений на хозяйственную деятельность человека.

Рассматриваются структура и организация климатической системы Земли. Большое внимание уделено особенностям функционирования активного слоя климатической системы. Обсуждаются геологические, исторические и современные изменения климата и причины, их вызывающие.Книга предназначена для студентов гидрологических, географических и гидрометеорологических специальностей, а также может быть полезна для специалистов, связанных по роду своей деятельности с оценкой и охраной водных ресурсов.

В сборник включены материалы докладов по новым методам и приборам для контроля атмосферных и гидросферных процессов, контроля качества воздуха и промышленных отходов, электромагнитных полей и излучений, контроля водных, почвенных и растительных покровов. Рассматриваются технологии мониторинга окружающей среды и климата, включающие мониторинг, моделирование и прогнозирование экосистемных и климатических изменений, а также информационные технологии и системы для комплексного мониторинга. Представлены доклады по технологиям охраны окружающей среды, переработки и утилизации промышленных отходов, реабилитации почвы, воды и воздуха. Часть докладов посвящена рассмотрению антропогенных рисков в окружающей среде. Материалы докладов представлены на симпозиум по четырем секциям: 1. Новые методы и приборы контроля окружающей среды. 2. Технологии мониторинга окружающей среды и климата. 3. Технологии охраны и реабилитации окружающей среды. 4. Антропогенные риски в окружающей среде Северной Евразии (совместно с ENVIROMIS-2010). Сборник представляет интерес для специалистов в области охраны окружающей среды и климата, а также по физическим, техническим и биомедицинским проблемам.

Настоящее издание подготовлено сотрудниками Международного банка реконструкции и развития / Всемирного банка. Содержащиеся в нем решения, интерпретации и суждения не обязательно отражают взгляды Совета исполнительных директоров Всемирного банка или правительств, которые они представляют. Всемирный банк не гарантирует точности сведений, содержащихся в настоящей публикации. Национальные границы, цвета, обозначения и прочая информация, указанная на картах, включенных в настоящее издание, не подразумевает какое-либо суждение со стороны Всемирного банка относительно юридического статуса какой-либо территории либо одобрения или принятия таких границ.

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.

Приведены основные результаты исследований авторов на территории Северного Забайкалья за 20-летний период работы, а также данные комплексного изучения кернового материала скважины 126, пробуренной в Чарской впадине (восточная часть Байкало-Станового нагорья). Во вскрытой толще мощностью 1180 м установлены: верхнеплейстоценовые отложения (0-173,1 м) с двумя уровнями ленточных алевритов, синхронных оледенениям вюрма: два среднеплейстоценовых ледниковых горизонта на глубинах 180,0-263,5 м и 337,0-424,7 м; отложения эоплейстоцена (424,7-550,0 м), плиоцена (550-1036 м) и миоцена (1036-1180 м). На основании палинологического анализа отложений, содержащих запись климатических изменений за последние 20 млн лет (с двумя значительными перерывами), восстановлена динамика растительности позднего кайнозоя и построена климатическая кривая среднегодовой температуры воздуха.Работа представляет интерес для геологов, геоморфологов, плинологов и биостратиграфов.

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 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 статье приведены результаты корреляционного анализа временных рядов общего содержания озона и приземного уровня биологически активной УФ-В солнечной радиации на длине волны 305 нм для регионов Канады в умеренных (выше 50 с.ш.) и полярных широтах.Показано, что, несмотря на метеорологические и геофизические различия регионов и модулятором изменчивости биологически активной части спектра служит озоносфера.Выявлена высокая степень корреляции временных рядов межсуточной и среднемесячной изменчивости коротковолновой УФ-В радиации, в том числе для вегетационного периода, с колебаниями ОСО, что позволяет при отсутствии статистически обеспеченных рядов радиационных наблюдений в качестве альтернативной замены использовать временные ряды ОСО в любых регионах циркумполярной зоны.

В статье рассмотрено влияние повышенных доз биологически активной УФ-В радиации на наземные и водные экосистемы. Показано, что ускорение роста СО2 в атмосфере в 80-90-х гг. XX в. до 1,6 млн-1 в год произошло при систематическом росте в этот период УФ-В радиации из-за длительной вулканогенной депрессии озоносферы вследствие аномально высокой частоты извержений вулканов, выбрасывающих продукты в стратосферу. Ускорению роста атмосферного СО2 способствовало не только подавление фотосинтетической активности в наземных и водных экосистемах, но и снижение поглотительных свойств Мирового океана из-за существенного повышения температуры его поверхности в этот период примерно на 0,7С за счет интенсивного поглощения увеличивающейся УФ-В радиации растворенным органическим веществом.

В книге рассмотрены содержание проблемы хронобиологического анализа растений, методологическая основа и опыт первых исследований в период изменения климата на крупной территории экологически весьма разнообразной Республики Казахстан; разработаны основные концептуальные подходы к решению проблемы для равнинных и горных территорий. Изложенные здесь результаты - только начало дальнейших исследований, которые должные быть развернуты в области хронобиологического анализа растительных систем. И потому выполненная работа была бы вполне оправданна, если послужит их развитию.Книга предназначена для широкого круга специалистов - биологов, метеорологов, программистов - математиков, ученых экологов, педагогов, практиков сельского и лесного хозяйства.