МАТЕМАТИКА И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

Дан обзор современных и планируемых в ближайшие 2 года систем оперативного мезомасштабного прогноза погоды. Приведены концепция создания в Гидрометцентре России на примере COSMO-RU системы мезомасштабного краткосрочного прогноза погоды на уровне лучших аналогов и описание соответствующей работы, проводимой в последние годы в Гидрометцентре России в рамках международного консорциума COSMO, по реализации этой концепции.

Введение: в процессе опытной отработки систем управления перспективных объектов невозможно обеспечить полную идентичность условий испытаний отдельных образцов из-за проведения доработок, изменения граничных условий и т. д. Одним из путей устранения неоднородности информации, получаемой в процессе испытаний, является приведение резуль- татов испытаний отдельных образцов к некоторым заранее заданным условиям. Качество оценок характеристик системы управления, получаемых по объединенной таким образом выборке, существенно зависит от точности используемых опера- торов приведения. Цель: повышение точности определения операторов приведения по сравнению с известными метода- ми решения этой задачи. Результаты: предложен новый подход к объединению неоднородных опытных данных, позволив- ший повысить точность приведения результатов испытаний к единым условиям и качество оценок характеристик системы. В основу определения оператора приведения положены условия полного совпадения математических ожиданий и макси- мальной близости ковариационных матриц, характеризующих точность системы в различных условиях. Таким образом обе- спечен наиболее полный учет ограниченных опытных данных, полученных в процессе опытной отработки системы управ- ления. Приведен пример оценивания характеристик точности системы управления предложенным методом. Практическая значимость: применение полученных результатов позволяет повысить точность оценок характеристик системы управления

отчет о научной конференции «Теоретические и прикладные аспекты математики, информатики и образования» (16-21 ноября 2014 г., Архангельск, САФУ)

В данной работе рассматривается связь максимальных префиксных кодов с теорией формальных языков и алфавитным кодированием. В терминах максимальных префиксных кодов формулируются условия коммутирования в глобальном надмоноиде свободного моноида, критерий эквивалентности пары конечных языков и ряд других результатов, связанных с бесконечными итерациями языков. Многие из этих результатов связаны с алгоритмическими проблемами для мономиальных алгебр (т. е. ассоциативных алгебр, заданных с помощью так называемых языков обструкций). В алфавитном кодировании преимущественно используются префиксные коды, т. к. свойство префикса гарантирует однозначную декодируемость. Максимальные префиксные коды обладают рядом дополнительных свойств: в неравенстве Макмиллана для них выполняется равенство; все вершины кодового дерева являются насыщенными. Мы использовали соответствие между максимальными префиксными кодами и кодовыми деревьями, благодаря чему нами произведен подсчет числа максимальных префиксных кодов заданной мощности r в q-буквенном алфавите. В работе получена общая формула, приведены примеры ее применения. Максимальных префиксных кодов мощности r над q-буквенным алфавитом не существует, если остаток от деления r на q-1 не равен 1. Частное k от деления r на q-1 можно интерпретировать как максимальное число ярусов в кодовом дереве, а также как количество пучков из q ребер, составляющих дерево. Набор (n 1, n 2, n 3, …, n s) представляет собой распределение этих пучков по ярусам кодового дерева. В заключение приведен ряд нерешенных задач, сформулированы гипотезы необходимых условий коммутирования, требующие проверки.

Методами геоинформационного моделирования уточнены границы ареала бабочки черный аполлон, или мнемозина ( Parnassius mnemosyne Linnaeus 1758), занесенной в Красную книгу. Определено, в какой степени территории, входящие в этот ареал, подходят для обитания вида по климатическим параметрам. По данным о 3130 точках наблюдения и отловов, полученным из Российского музея центров биоразнообразия Института экологических проблем Севера Уральского отделения РАН, публикаций и базы данных глобального фонда биоразнообразия GBIF и 19 биоклиматическим параметрам из открытой базы «WorldClim» с помощью метода максимальной энтропии выполнен многомерный анализ климатической ниши, выделены факторы, оказывающие наибольшее влияние на современное распространение мнемозины. Главными климатическими факторами, влияющими на распространение P. mnemosyne на всей территории ареала вида, являются следующие факторы среды в совокупности: годовая сумма осадков (положительная зависимость,50,7 % вклада в модель), минимальная температура самого холодного месяца (отрицательная зависимость,19,7 % вклада), средняя годовая температура (положительная зависимость, 12,5 % вклада). При этом следует учитывать, что изученные климатические факторы определяют ареал вида как напрямую, так и через кормовую базу (растения разных видов рода Corydalis DC, 1805, необходимые для питания олиготрофных гусениц мнемозины). Проведено прогнозирование возможного изменения ареала по разным сценариям изменения климата для середины и второй половины XXI века. Согласно полученным прогнозам, территория подходящих местообитаний и климатических оптимумов в течение века может сместиться на северо-восток относительно современного ареала бабочки, при этом ожидается увеличение пригодных площадей на территории центральной и северо-западной России и уменьшение в некоторых точках современных климатических оптимумов в центральной и южной Европе.

В книге приведены описания лабораторных работ, их теоретические основы и методические указания для их выполнения, а также даются примерные требования к знаниям и компетенциям студентов, необходимым для успешной защиты лабораторных работ, включая задачи на решение и теоретические вопросы. Также в книге дан пример оформления отчёта по лабораторной работе, методика оценки погрешности экспериментальных данных и справочные материалы необходимые для статистической обработки данных. Методические указания составлены в соответствии с учебным планом программы 060601 - Медицинская биохимия.

В учебном издании представлена структура выпускной квалификационной работы бакалавра, рекомендованы правила оформления, изложен порядок защиты.

Михаил Чоккаевич Залиханов - доктор наук, академик Российской академии наук, Российской академии военных наук и 13 других международных и национальных академий, научный руководитель ГУ "Высокогорный геофизический институт", специалист в области гляциологии, изучения физики снега, снежных лавин и мониторинга окружающей среды.

Выводится система уравнений, описывающих изменения дисперсности облачной среды в результате процессов конденсации и гравитационной коагуляции в зоне распространения частиц соли при гигроскопическом засеве конвективных облаков. Учитывается конкуренция за влагу между естественными облачными каплями, вовлекаемыми в эту зону извне вследствие турбулентной диффузии, и искусственными частицами соли NaCl.

Рассматриваются закономерности распространения аэрозольных частиц, образующихся при гигроскопическом засеве конвективных облаков с помощью противоградовых ракет. Исследовано влияние дисперсности частиц соли на интенсивность конденсационного роста отдельных облачных капель на этих частицах, и получены аналитические формулы, описывающие изменения радиуса кристалла NaCl и облачной капли, растущей на кристалле соли, до момента его полного растворения в капле.

Установлено, что многолетние изменения термохалинных характеристик промежуточных и глубинных вод, формирующихся на северной периферии Атлантического океана, близки к синфазным и согласуются с многолетними изменениями индекса североатлантического колебания.

Дан обзор современного состояния проблемы численного моделирования процесса заторообразования на реках. Приводятся описание и алгоритмы математических моделей заторов льда. Рассмотрены вопросы, связанные с их практическим применением для целей прогноза заторных наводнений.

Рассматривается гидродинамическая модель возмущения структуры поля ветра в пограничном слое геострофического потока, натекающего на более теплую (холодную) подстилающую поверхность. Показано, что бризовый эффект приводит к понижению (или подъему) линий тока в узкой области резкого изменения кривизны горизонтального профиля возмущения температуры.

Представлен способ расчета дождевых максимальных расходов для малых водосборов. Метод основан на использовании гидрометеорологических параметров водосборов, свойств почвогрунтов и наблюдаемых характеристик дождей.

По трехмерной бароклинной модели со свободной поверхностью за 1948-2004 гг. по данным реанализа метеорологических величин рассчитаны уровень и скорости течений Каспийского моря. Результаты сравниваются с данными наблюдений за уровнем моря на береговых станциях. Показано, что модель адекватно воспроизводит внутригодовые изменения уровня моря.

Для оценки многолетней изменчивости термических свойств весеннего и осеннего сезонов разработана альтернативная модель выделения фактических переходных сезонов по временным интервалам между трехмесячными периодами с экстремальными значениями средней температуры. В рамках этой модели учитывается вероятностный характер распределения сроков начала переходных сезонов на календарной шкале года и их длительности.

За время работы в Институте мерзлотоведения им. П. И. Мельникова Мария Кузьминична Гаврилова занималась экспериментальными исследованиями микроклимата и теплового баланса в различных ландшафтах. Ею были организованы почти 50 стационаров, включая 10 круглогодичных. Наивысшим признанием заслуг М. К. Гавриловой является включение ее в число 2000 выдающихся интеллектов 21 в. (Англия, Кембридж, 2000 г. ).

Рассмотрены особенности и способы создания карт пространственного распределения корреляционной функции на примере зависимости зимнего стока и осенних осадков. Методом пространственной регрессии восстановлена карта стока.

Настоящая публикация освещает результаты оценки взаимосвязи сроков начала и максимума половодья с повторяемостью синоптических процессов над Атлантикой в зимние месяцы, характерными сроками изменений температуры в средней части бассейнов и характеристиками снежного покрова.

Излагается методика построения графиков изменения уровней воды по длине реки и ее использования для определения мест формирования заторов льда в реках, оценки максимальных заторных уровней и риска затопления территории на участках рек, не охваченных режимными гидрологическими наблюдениями.

Практическая реализация алгоритма усвоения данных, основанного на фильтре Калмана, в полной постановке для современных прогностических моделей невозможна из-за высокой размерности возникающих при этом систем уравнений и нелинейности прогнозируемых процессов. Основным направлением в реализации фильтра Калмана является ансамблевый подход.

Получены многолетние характеристики сроков наступления весенних ледовых фаз на гидрологических постах устьевых областей Оби и Енисея. Проведен анализ связи сроков наступления ледовых фаз с повторяемостью синоптических процессов над Атлантикой и Евразией в осенне-зимние месяцы, датами накопления температур 5, 10, 20, 30 и 40{0} C по наблюдениям на метеорологических станциях, а также сроками начала ледохода.

Предлагается одномерная математическая модель движения водного потока и наносов в открытых руслах, в основе которой лежит рассмотрение сил, действующих на водный поток, донные отложения и наносы.

Построена простая вариационная модель зональной границы раздела вод с заданными перепадом плотности и зоной конвергенции. Сконструировано приближенное аналитическое решение. Показано, что граница раздела вод разделяется на два фронта - фронт конвергенции и плотностной фронт.

Для расчета неустановившихся течений в руслах с поймами рассмотрены две математические модели, основанные на уравнениях Сен-Венана. В модели 1 влияние наличия поймы на прохождение волн попуском или паводком учитывается через суммарные для русла и поймы морфометрические и гидрологические характеристики. В модели 2, основанной на выделении руслового потока, пойма играет роль аккумулирующей емкости.

Анализируются крупномасштабные и локальные метеорологические условия в эпизодах высокого загрязнения воздуха зимой в московском мегаполисе. В качестве маркеров атмосферных процессов в городском пограничном слое использованы концентрации CO, NO, NO[2], полученные на сети автоматизированного контроля загрязнения атмосферы.

Практическая реализация алгоритма усвоения данных, основанного на фильтре Кальмана, в полной постановке для современных прогностических моделей невозможна из-за большой размерности возникающих при этом систем уравнений и нелинейности прогнозируемых процессов. Основным популярным направлением в реализации фильтра Кальмана является ансамблевый подход.

20 января 2008 г. исполнилось 70 лет доктору физико-математических наук, старшему научному сотруднику лаборатории математического моделирования Отдела физики облаков Высокогорного геофизического института Мусарби Киляниевичу Макуашеву.

Проведен синоптический анализ среднемесячных и среднесуточных полей общего содержания озона по измерениям сети наземных станций и по данным измерений со спутника. Значительные межгодовые изменения характера эволюции циркумполярного вихря и стратосферного северотихоокеанского антициклона влияют на формирование и динамику поля озона в зимне-весенний период в стратосфере высоких широт Северного полушария.

Минимум солености на подповерхностных горизонтах тропической зоны океана представляет собой локальный феномен, появление и исчезновение которого связано с внутригодовой изменчивостью знака пресного баланса в зоне внутритропической конвергенции. Он появляется в фазу отрицательного пресного баланса на фоне предыдущего распреснения поверхностного слоя независимо от наличия течений.

Установлено, что межгодовая изменчивость концентрации растворенного кислорода на западной периферии субарктического циклонического круговорота и в Охотском море за период с 1950 по 1998 г. определялась вариациями в переносе вод Восточно-Камчатским течением, Ойясио и Восточно-Сахалинским течением.

Анализируются результаты численных экспериментов, полученные с помощью одномерной термодинамической модели эволюции торосистого образования. Выполнен расчет относительных скоростей промерзания и таяния тороса в сравнении с ровным морским льдом с использованием климатических и реальных метеорологических данных.

Основан в 1983 г. Главный редактор журнала - Костров Сергей Викторович - член-корреспондент РАН, профессор, доктор биологических наук, директор Института молекулярной генетики РАН. Журнал освещает наиболее актуальные теоретические и прикладные проблемы молекулярной генетики про- и эукариотных организмов, молекулярной микробиологии и молекулярной вирусологии. Важную роль журнал отводит исследованиям генетического аппарата микроорганизмов, изысканиям форм генетического обмена, генетического картирования патогенных возбудителей, выяснению строения и функций внехромосомных факторов наследственности и мигрирующих генетических элементов, теоретическим исследованиям механизмов генетической регуляции. Публикует результаты исследований молекулярных и генетических основ эукариотной клетки, функционирования хромосом и хроматина, природы генетических изменений при злокачественном перерождении и ряде наследственных заболеваний. На страницах журнала освещается разработка молекулярных основ вирусологии, в том числе вопросы интеграции вирусных и клеточных геномов, вопросы персистенции.

Методические указания содержат краткие теоретические сведения по основным темам курса математического анализа, решения типовых задач, контрольные вопросы и задачи для самостоятельного решения, что позволяет использовать пособие для аудиторных занятий и самостоятельной работы студентов.

В рабочей тетради приводятся материалы по структуре и оборудованию микробиологической лаборатории, современным методам микроскопии, культивированию и выделению чистых культур бактерий, микрогрибов и вирусов, методам идентификации микробов, подготовки клинического материала, биопрепаратам, классическим и современным методам иммунодиагностики, биопробе и определению факторов патогенности микробов. Аудиторное время лабораторного занятия составляет 2 часа.

Для области формирования стока реки Зеравшан впервые определена изменчивость основных составляющих годового водного баланса: осадков, испарения, ледникового питания и динамического запаса воды в бассейне.

Приведены некоторые результаты исследований термодинамики слоя тропической тропопаузы и нижней стратосферы. Получены новые данные о мезомасштабной структуре полей ветра, температуры и влажности над континентальными районами тропической зоны.

На основе обобщения эмпирических данных проведен диагноз климатических изменений в прошедшем столетии. Рассмотрено возмущающее воздействие межгодовой неравномерности угловой скорости вращения Земли на барическое поле, атмосферную циркуляцию и радиационный баланс климатической системы.

Согласно данным измерений зимой 2004/05 там в нижней стратосфере достаточно часто отмечались мощные аэрозольные слои, которые эпизодически удавалось наблюдать как перламутровые облака. В ноябре 2004 года полярные стратосферные облака наблюдались при температуре стратосферы, которая была значительно выше той, при которой возможна конденсация частиц этих облаков.

Целью работы являлось получение характеристик максимально возможных отклонений направления ветра в пределах отрезков времени, характерных для переноса выбросов загрязняющих веществ на расстояние порядка 10 км от источника, которые позволили бы проводить оценки угловых размеров зоны возможного заражения.

Михаил Яковлевич Антоновский - известный математик, ведущий специалист по применению математических методов к проблемам климата и экологии, крупный научный организатор. Сферы его научных интересов: топология, математическое моделирование, статистический анализ данных мониторинга в приложениях к проблеме динамики био- и экосистем, антропогенного влияния на климатическую систему и мониторинга глобальных климатических изменений.

Метеостанция Сурское открылась в 1937 г. Станция расположена в лесостепной холмистой местности, типичной для Ульяновской области. Со дня организации станции сменилось три поколения, проведены и обобщены сотни тысяч сроков наблюдений, накоплены бесценные климатические материалы.

Разработана альтернативная модель аномально холодных в пределах годового цикла интервалов 9-, 3- и 1-декадной длительности как аналогов зимнего сезона, его характерного месяца и их опорной декады. По данным среднедекадной температуры воздуха за 70 лет наблюдений сформированы массивы этих временных интервалов.

Рассматривается модель пространственно-временной динамики ледяного покрова, где присутствует последовательный переход отдельных льдин от одних размеров к другим. Учитываются также процессы образования и таяния льдин, их агрегации и образование торосов.

Основной целью организации в 1906 году станции 2-го разряда сети Главной физической обсерватории было расширение метеорологических наблюдений в предгорной части Ставропольского края, изучение климата и агрометеорологических условий развития сельскохозяйственных культур.

Выполнена оценка аэрозольной оптической толщины атмосферы. Проведено сравнение аэрозольной мутности в пунктах с различной антропогенной нагрузкой.

Метеостанция Елабуга - одна из старейших на территории Татарстана, история ее становления начиналась в 19 веке. В настоящее время коллектив метеостанции Елабуга успешно выполняет работу по гидрометеорологическому обеспечению муниципальных органов и предприятий краткосрочными прогнозами погоды.

5 мая 2006 г.- юбилей доктора физико-математических наук, профессора, заслуженного деятеля науки Кабардино-Балкарской Республики, лауреата Государственной премии Кабардино-Балкарской Республики в области науки и техники 2002 г. Мухамеда Индрисовича Тлисова.

Мезометеорологические процессы и взаимодействие атмосферы и моря исследуются для летних условий. Анализируется влияние орографии на режим местной атмосферной циркуляции.

Разработана и оценена методика краткосрочного автоматизированного прогноза пожарной опасности на основе метеорологических данных, описано составление с помощью этой методики долгосрочных прогнозов с учетом климата, инерции, гарантии и аналога.