Науки о земле

Представлена усовершенствованная прогностическая технология расчета элементов погоды, разработанная в Гидрометцентре России для среднесрочного прогноза на основе статистической интерпретации результатов интегрирования гидродинамических моделей атмосферы. Описывается методология численных прогностических алгоритмов.

Среднеквартальные значения общего содержания озона (ОСО) во втором квартале в основном были близки к средним многолетним значениям за период 1974-1984 гг. По-видимому, возвращение характеристик озонового слоя к нормам 30-летней давности в значительной степени связано с аномально сильным и длительным потеплением стратосферы в высоких широтах Северного полушария зимой 2008/2009 гг., которое существенно сократило площадь, занимаемую арктическим циркумполярным вихрем над территорией России.

Впервые для обширной территории Восточной Сибири и Дальнего Востока России проанализированы внутрисуточные вариации среднего квадратического отклонения вертикального градиента показателя преломления g[n] нижнего 300-метрового слоя атмосферы за 10-летний период наблюдений.

Представлен анализ внешних факторов, существенных для формирования поля среднемесячного общего содержания озона и переноса озона над территорией России. Спектральный и дискриминантный анализ позволил получить количественные оценки воздействия арктического колебания, отклонения зимней температуры полярной нижней стратосферы, квазидвухлетнего колебания, 11-летнего солнечного цикла, Эль-Ниньо - южного колебания на общее содержание озона.

Средние значения общего содержания озона (ОСО) в первом квартале в основном были близки к средним многолетним значениям за период 1974-1984 гг. Исключение составили станции Печора и Мурманск, где превышение среднего за квартал значения ОСО над средним многолетним значением было аномальным и составило 13 и 16 процентов.

Поле отклонений среднегодовых значений общего содержания озона (ОСО) от норм в целом за 2008 г. довольно ровное, но над большей частью территории среднегодовые значения ОСО меньше нормы. В течение 2008 г. отдельные существенные отклонения ежедневных значений ОСО от нормы отмечались в марте, мае, июне, октябре и ноябре.

Рассматриваются требования к плотности наблюдательной метеорологической сети и точности измерений метеовеличин, необходимые для повышения оправдываемости и заблаговременности прогнозов опасных явлений погоды.

Исследована статистическая связь между сроками весенней перестройки циркуляции в стратосфере и повторяемостью элементарных циркуляционных механизмов над Северным полушарием в течение марта - июня.

В июле 2009 г. среднемесячные значения общего содержания озона (ОСО) были близки к средним многолетним значениям. Максимальный дефицит среднемесячного значения ОСО зарегистрирован на станции Воронеж, он составил 5%, или 1, 5 ед. среднеквадратического отклонения (СКО). В августе среднемесячные значения ОСО были близки к средним многолетним значениям. Максимальное превышение нормы отмечалось на станциях Омск и Туруханск, оно составило 7%, или 2, 2 и 2, 0 ед. СКО соответственно.

Приведены средние многолетние данные (1930-2005 гг. ) об объемах вод местного формирования всех субъектов Центрального федерального округа России и показана их изменчивость во времени. С помощью метода периодичностей дан прогноз водных ресурсов местного формирования областей Центрального федерального округа на ближайшие 5-10 лет.

На основе более точного учета в стандартном показателе Нестерова накопленного дефицита влаги разработан новый метод прогноза класса пожарной опасности на средние сроки. Для нахождения прогностических значений составляющих показателя степени пожароопасности использована физико-статистическая интерпретация гидродинамических прогнозов полей метеовеличин с привлечением прогнозов максимальной температуры воздуха и осадков на территории Новосибирской области по ранее разработанным схемам.

Дана краткая характеристика нарушений сплошности льда (разрывов) в Арктическом бассейне. Отмечена их практическая значимость для судов, совершающих рейсы в этом регионе, и необходимость прогнозирования таких показателей, как преобладание ориентации разрывов, положение зон их образования и закрытия.

В среднем над территорией России общее содержание озона практически в течение всего года превышает среднегодовое глобальное ОСО - около 300 е. Д. Средние значения ОСО во втором квартале над контролируемой территорией в основном были меньше средних многолетних значений за период 1974-1984 гг.

Сезонные вариации гидрологических условий описаны на основе анализа средних месячных значений температуры и солености, полученных на стандартных океанологических разрезах Макаров - м. Георгия и м. Свободный - море, а также материалов 9 океанологических съемок.

На основании установленных связей приземного озона с метеовеличинами в Московском регионе предложены два синоптико-статистических метода прогноза максимальной суточной концентрации приземного озона. Методы дают статистически достоверно лучшие результаты прогноза, чем климатический и инерционный методы.

Определена статистика аномалий содержания озона над Европой за период инструментальных наблюдений. Подтверждено увеличение числа отрицательных аномалий общего содержания озона атлантического типа в годовых циклах последних десятилетий.

Целью работы является сопоставление изменений арктического колебания с вариациями волновой и вихревой активности на разных высотах в тропосфере и стратосфере. Ценной вспомогательной информацией являются структура и динамические характеристики антарктического колебания.

Исследуется более короткопериодная межгодовая и междесятилетняя изменчивость температуры поверхности Средиземного моря. Для этого применяется разложение на эмпирические ортогональные функции, позволяющее выделить главные моды изменчивости на исследуемых временных масштабах.

Цель данной работы - демонстрация возможности восстановления максимальных и минимальных суточных температур воздуха на масштабах большого города по данным краткосрочного прогноза погоды. Предлагается статистическая модель, которая позволяет восстановить более 85 процентов естественной изменчивости экстремальной температуры.

27 апреля 2008 г. исполнилось 60 лет директору филиала Российского государственного гидрометеорологического университета в г. Ростов-на-Дону, кандидату географических наук, заслуженному метеорологу России Сергею Сергеевичу Андрееву.

Межгодовая и более долгопериодная изменчивость температуры поверхности (ТПО) Средиземного моря исследована в терминах стандартных отклонений и линейных трендов. Показано, что как стандартные отклонения, так и линейные тренды ТПО имеют существенную сезонность.

Средние значения общего содержания озона в первом квартале почти везде были меньше средних многолетних значений за период 1974-1984 гг. Исключение составила станция Печора, где превышение среднего за квартал ОСО над средним многолетним составило 1%. В таблице представлены отклонения общего содержания озона от нормы.

Анализируются тенденции влияния наблюдаемых за последние 30 лет изменений климата на годичную продуктивность растительности и содержание органического углерода в почве. Показано, что наблюдаемые изменения температуры воздуха и атмосферных осадков способствуют увеличению продуктивности естественной растительности примерно на 88% территории.

Рассматриваются вопросы применения методики по расчету суммарного испарения с речных бассейнов с использованием результатов наблюдений на сети водно- и почвенно-испарительных станций. Показано, что величина суммарного испарения и его межгодовая изменчивость зависят от тенденций в колебаниях испарения с поверхности воды и суши, с одной стороны, и изменений характеристик ландшафта, с другой.

Приведены данные о современных водных ресурсах Белгородской, Московской, Воронежской и Тамбовской областей. На периоды 2006-2010 и 2011-2015 гг. водные ресурсы оценивались с использованием методов среднего многолетнего значения, тренда, "Гусеницы" - SSA и периодичностей.

Долговременные изменения общего содержания озона на российских станциях сопоставлены с подобными изменениями на двух зарубежных станциях в умеренных широтах Северного полушария. Представлены данные о развитии весенней антарктической озоновой аномалии в 2007 г.

Рассматриваются результаты исследования процессов газообмена диоксида углерода в системе водная поверхность - атмосфера. Показано, что в течение всех гидрологических сезонов газообмен имеет ярко выраженный суточный ход, амплитуда которого зависит от сезона.

Получены значения плотности выпадения Ag, Al, As, B, Ba, Bi, Br, Ca, Cd, Co, Cr, Cs, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, Rb, S, Sb, Si, Sn, Sr, Th, Tl, U, V, Zn, Cl, No[3], SO[4] в составе атмосферных осадков 11 станций наблюдений северной части европейской территории России. Иерархический факторный анализ плотности выпадений исследованных ингредиентов выявил три совокупности химических показателей, которые не зависят друг от друга и определяют состав атмосферных осадков данной территории.

Средние значения общего содержания озона (ОСО) в третьем квартале были близки к средним многолетним значениям за период 1974-1984 гг. Исключение составили Дальний Восток и Камчатка, где зарегистрированы аномально низкие средние за квартал значения ОСО. Весенняя антарктическая озоновая аномалия в 2008 г. началась лишь в последней декаде августа.

Описаны сравнительные испытания акустического анемометра Wind Master (Англия) и двух акустических анемометров АЦАТ-3М (Россия). Представлены данные измерений стандартных отклонений и спектральных характеристик горизонтального и вертикального компонентов скорости ветра, а также потоков тепла и трения.

Исследуется взаимосвязь между температурой воздуха, осадками и интенсивностью циркуляции во внетропических циклонах на последовательных этапах их эволюции. Рассмотрены циклоны, наблюдавшиеся в зимний сезон в атлантическом и тихоокеанском секторах в период с 1991 по 2000 гг.

Приводятся результаты самолетных исследований микрофизических свойств арктического слоисто-дождевого облака. Получены спектры распределения частиц по размерам, осредненные микрофизические характеристики облака. Анализируется неоднородность строения облака.

Представлены результаты двухлетних измерений профилей средней скорости и направления ветра над центром г. Москва. Измерения проводились доплеровским акустическим локатором (содаром) в режиме непрерывного круглосуточного мониторинга в диапазоне высот от 40 до 250-500 м.

Анализируются наблюдения в последние десятилетия изменения климата и выявляются связанные с ними тенденции изменения теплообеспеченности, увлажненности и продуктивности агросферы, определяющие природно-ресурсный потенциал территории России. Дополнительно в качестве индикатора изменений климата для анализа привлекаются тренды урожайности зерновых культур.

Рассматриваются основные признаки и характеристики строения динамометаморфических модификаций однолетнего морского льда. На основе лабораторных и натурных исследований предложена их структурная классификация, которая является логическим продолжением существующей структурно-генетической классификации морских льдов, кристаллическое строение которых формируется без активного внешнего силового воздействия.

Использовался один из наиболее современных комплексов аппаратуры для исследований микрофизического строения облаков. Установлено, что облака состояли из нескольких слоев ограниченной горизонтальной протяженности. Преобладали кристаллы сферической формы. Обнаружено уменьшение их концентрации с уменьшением высоты.

Средние значения общего содержания озона (ОСО) были ниже средних многолетних значений за 1974-1984 гг., хотя и не намного. В таблице приведены данные об аномальных отклонениях от нормы ежедневных значений ОСО.

Предложен новый способ сбора сухих аэрозолей в приземном слое воздуха в лесных экосистемах. Приводятся результаты экспериментальной проверки эффективности новой методики.

Предложены способы устранения систематических погрешностей измерения твердых осадков в арктических широтах для трех разных национальных методов измерения осадков в России, в США (на Аляске) и в Канаде. Особенности методов корректировки в этих странах обусловлены следующими причинами: различиями в конструкции приборов; различиями в методике наблюдений; различиями в климатических условиях; различиями в содержании архивов исходных данных.

Рассматривается метод долгосрочного прогноза сглаженного хода температуры в течение месяца в пунктах на территории России с нулевой заблаговременностью. Описывается процедура поиска оптимальных предикторов и регрессионно-аналоговая схема прогноза.

В 2006 году в отличие от нескольких предшествующих лет, весенняя антарктическая озоновая аномалия (ВАОА) оказалась неожиданно большой. На рисунке приведены ее основные характеристики (максимальная площадь, минимальное значение общего содержания озона в ней и общий дефицит озона за время существования ВАОА).

Выполнен анализ годового хода трендов температуры воздуха в сопоставлении с трендами количества общей облачности. Показано, что за последние 30 лет изменение количества облачности сопровождалось трендами температуры воздуха с положительной корреляцией в холодное полугодие и с отрицательной корреляцией в теплое полугодие.

Средние значения озона (ОСО) в третьем квартале 2007 г. были близки к средним многолетним значениям за период 1974-1984 гг., кроме станций Одесса, Самара, Гурьев, Чарджоу, Красноярск и Владивосток. На станциях Гурьев и Красноярск зарегистрированы аномально низкие средние за квартал значения ОСО, дефицит составил 5 и 6%, или 2, 7 и 2, 7 ед. среднеквадратического отклонения соответственно.

Создана технология мониторинга состояния и загрязнения водной среды по спутниковой информации. По данной технологии осуществлялось оперативное картографирование параметров загрязнения прибрежных вод и гидрометеорологических характеристик водной среды.

Рассмотрены методы исследования майских заморозков, их временная динамика и пространственная структура в Беларуси. Методами многомерного статистического анализа, исходя из характера динамики числа дней с заморозками в мае, территория Республики Беларусь разбивается на западную и восточную части.

В таблице приведены данные об аномальных отклонениях от нормы ежедневных значений ОСО, которые регистрировались на станциях озонометрической сети во втором квартале 2006 г.

Рассмотрено распределение сильных ветров и метелей. Перечислены типы синоптических процессов, при которых формируются сильные ветры.

Средние значения озона над контролируемой территорией были близки к средним многолетним за 1974-1984 гг., кроме станций Архангельск и Феодосия.

Проведен комплексный анализ изменений температуры воздуха и почвы на глубинах с привлечением данных о количестве осадков и высоте снежного покрова за период 1961-2003 гг. по данным наблюдений на северных метеорологических станциях РФ.