Метеорология. Климатология

Курс лекций разработан в соответствии с требованиями ФГОС ВО к подготовке выпускника для получения степени магистр. Предназначен для магистрантов 1 курса, обучающихся по направлению 03.04.02 – Физика

Рассматривается кинетика броуновской коагуляции в дисперсных системах, образующихся при диспергировании кристаллизующих реагентов методом взрыва. Оценивается выход кристаллов с одного грамма реагента. Показано, что кристаллы, образующиеся после завершения процессов расширения облака взрывных газов, приобретают заряды, составляющие в среднем величину порядка тысячи элементарных зарядов.

Разработана кинетика процессов конденсации в дисперсных системах, образующихся при диспергировании кристаллизующих реагентов артиллерийским методом; простая схема броуновской коагуляции обобщена для таких систем. Рассчитаны выход числа кристаллов с одного грамма кристаллизующего реагента и их средние радиусы. Для AgI эти величины имеют порядок 10{12} и 10{–7} м соответственно.

Разработана схема прогноза пожарной опасности (ПО) на долгие сроки, основанная на расчете индекса Нестерова и гидродинамических прогнозов температуры воздуха и осадков по модели ПЛАВ. При составлении прогнозов ПО учитывалась спутниковая информация о климатическом распределении снежного покрова. Предложено выражать показатель ПО не в традиционных классах пожарной опасности, а в градациях "выше нормы", "норма" и "ниже нормы".

Рассмотрены процессы конденсации в облаке взрывных газов, содержащих пары кристаллизующего реагента. Показано, что критические жизнеспособные ядра конденсации образуются в основном в момент перехода продуктов детонации взрывчатых веществ в идеальный газ. На основе теории Фольмера для ряда взрывчатых веществ рассчитана скорость возникновения зародышевых частиц реагента, способных к дальнейшему росту.

Приводятся новейшие данные о современных климатических изменениях температуры воздуха у поверхности земли (по 2011 г. включительно). Обосновывается необходимость углубления понятия о климатических нормах и аномалиях температуры приземного воздуха в условиях меняющегося климата. Сформулирована концепция "динамических норм" и "динамических аномалий" температуры приземного воздуха, которая учитывает текущие тенденции в изменении климата и межсезонную изменчивость.

Выполнены диагностические расчеты основных количественных характеристик генерации восходящих движений - фронтального параметра F и уровня нейтральной плавучести (уровня конвекции) LNB - по данным объективного анализа и численного прогноза; результаты сопоставлены с наблюдаемыми осадками на станциях.

Проанализирована динамика тропопаузы, аппроксимируемой изоповерхностью вертикальной составляющей потенциального вихря Эртеля 3, 5 pvu, для случаев резкого изменения общего содержания озона (ОСО) на основании специально подготовленной выборки синхронных значений характеристик тропопаузы и ОСО на сетке 1х1 {0} в полосе 30-70 {0} северной широты за 2009 г.

6 ноября 2011 г. отметил свое 90-летие Дмитрий Петрович Беспалов, кандидат физико-математических наук, известный метеоролог-методист, ученый хранитель музея метеорологии Главной геофизической обсерватории им. А. И. Воейкова.

Проанализированы данные наблюдений за дрейфом льда, полученные при помощи локатора "Фуруно" по специальной методике синхронно в 7 фиксированных точках вокруг нефтедобывающей платформы "Моликпак". Показано, что на разном удалении от берега наблюдаются существенные вариации как вдольбереговой, так и, в особенности, поперечной составляющих приливного дрейфа льда, которые являются причиной деформации ледяного покрова, показатели которой имеют существенную величину.

Предложен метод прогноза средней месячной аномалии температуры воздуха на три месяца скользящего сезона на основе статистического анализа специально подобранного к исходному сезону массива аналогичных процессов по ходу температуры. Массив аналогичных процессов использован для выявления наиболее повторяющихся значений аномалий температуры при группировке их по трем равновероятным градациям.

В течение 16-23 циклов солнечной активности наблюдается два сценария изменения давления в высоких широтах: 1) увеличение на границе Арктики с Атлантическим океаном и уменьшение на ее границе с Тихим океаном; 2) уменьшение на границе Арктики с Атлантическим океаном и увеличение на ее границе с Тихим океаном.

Предложен статистический метод прогноза среднемесячной, среднесезонной и среднегодовой температуры воздуха с 12-месячной заблаговременностью. В основу метода положено выделение скрытых ритмов в климатической системе, вынуждающих последовательность межгодовых возмущений в температуре воздуха.

Приведено описание численной модели перераспределения сплоченности и толщины дрейфующего льда в осенний, зимний и весенний периоды. Представлены результаты авторских испытаний методики и оценка обеспеченности и эффективности метода на основе сравнения результатов расчета со средними многолетними данными и данными ледовых авиаразведок.

Рассматривается комплексная методика анализа данных измерений радиометра AVHRR ИСЗ серии NOAA, которая позволяет детектировать облачность и классифицировать ее по типам, выделять зоны осадков, оценивать параметры облачного покрова и осадков в умеренных широтах в течение всего года.

Исследованы особенности распространения, частоты и продолжительность опасной атмосферной засухи разной интенсивности на территории юга Русской равнины за период 1936-2100 гг. по данным наблюдений и модельным расчетам.

Рассмотрен новый подход к распознаванию осадков любого типа, гроз и оценке их интенсивности по снимкам ИК диапазона, получаемым с геостационарных искусственных спутников земли.

Обсуждаются результаты многолетнего содарного зондирования нижнего 800-метрового слоя атмосферы. Приведено 13 примеров высотно-временной развертки эхосигнала, показывающих многообразие динамики мелкомасштабной термической турбулентности и связанных с ней изменений стратификации атмосферы в отдельные часы.

Представлена схема учета воздействия городской шероховатости на течение воздуха и распространение загрязняющих веществ в мезомасштабных атмосферных моделях.

Рассмотрена новая методика распознавания гроз и оценки их интенсивности по синхронной информации спутниковых радиометров микроволнового и ИК диапазонов.

Рассматриваются методические основы новой концепции всепогодного, не зависящего от типа подстилающей поверхности диагноза гидрометеорологических величин по комплексу синхронной информации многоспектральных радиометров микроволнового и ИК диапазонов.

Излагаются общие принципы теоретической метеорологии. Основное внимание уделяется первоначальному ознакомлению с количественным анализом атмосферных процессов и со специфическими преобразованиями уравнений гидромеханики и термодинамики применительно к атмосфере.