Метеорология. Климатология

В учебно-методическом пособии приведены краткие теоретические положения и методики формирования количественных показателей климата местности, используемых при планировке и застройке населенных мест, конструировании и проектировании инженерных систем отопления, вентиляции, теплоснабжения, газоснабжения. Пособие построено в форме шести заданий с примерами их выполнения на получение ветровых, температурных и актинометрических показателей рассматриваемой местности, применяемых при расчетах установленной мощности инженерных систем здания и энергопотребления ими за отопительный период.

Методом Монте-Карло изучаются особенности распространения лазерных импульсов и формирования лидарных эхосигналов при дистанционном зондировании облачности наземными и космическими лидарами. В частности, обнаружен эффект увеличения контрастности эхосигнала, который позволяет лучше «видеть» дальнюю границу облачности. Обсуждаются результаты статистического моделирования расширяющегося светового кольца, которое может возникать в облачном слое при прохождении сквозь него лазерного импульса. Кратко описываются возможности программного обеспечения, созданного автором для моделирования лидарных эхосигналов и представленного в сети Интернет

Отдельные существенные отклонения ежедневных значений общего содержания озона (ОСО) от нормы отмечались в апреле : 4 и 5 апреля повышенные на 26-31% значения общего содержания озона над северными районами Европейской части территории России (521-555 ед. Д. ), с 15 по 23 апреля пониженные на 26-37% значения ОСО над юго-восточными районами Европейской части территории России, Уралом, Западной Сибирью и Казахстаном (228-282 ед. Д. ).

Приводится описание конструкции складной снегомерной рейки, имеющей ряд преимуществ по сравнению с существующими аналогами, используемыми для проведения снегомерных съемок. Опытный образец рейки прошел проверку, результаты испытаний подтвердили работоспособность данной модели.

Проведен статистический анализ градовой активности с применением автоматического определения и расчета параметров конвективных ячеек. Выполнен анализ грозоградовой активности за несколько лет радиолокационных наблюдений.

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 с использованием имеющегося к началу прогноза оперативного прогноза на первую декаду прогнозируемого периода. Массив аналогичных процессов использован для выявления чаще всего повторяющихся значений аномалий температуры в будущем.

Средние значения общего содержания озона (ОСО) в первом квартале 2012 г. в основном были близки к средним многолетним значениям (нормам) за период 1973-1984 гг. Область максимального дефицита средних за квартал значений ОСО (-3... -8%) располагалась над Центральной Сибирью, Приморьем, Сахалином и Камчаткой. Вблизи западных границ России средние за квартал значения ОСО также были меньше нормы (аномалия до -5%).

Изложен способ определения направления и скорости движения облачности на основе данных о собственном излучении облачных полей в диапазоне 8-13 мкм, полученных с помощью автоматизированной широкопанорамной сканирующей системы для объективной параметризации форм и балла облачности в дневное и ночное время. Предлагаемый способ основан на попарном сравнении соседних по времени изображений кадров и вычислении направления сдвига.

На основании результатов длительных непрерывных наблюдений скорости ветра в пограничном слое атмосферы предложено изменить традицию климатологического описания ветрового режима местности. Вместо традиционного построения розы ветров и эмпирической функции распределения абсолютных значений скорости предложено использовать статистические характеристики распределения компонентов скорости ветра.

В целом за 2011 г. отклонения среднегодовых значений общего содержания озона (ОСО) от нормы в основном отрицательные и на большей части контролируемой территории меньше -5%. Наибольший дефицит среднегодовых значений ОСО (-16%) зарегистрирован на станции Тура. Единственное превышение среднегодовых значений ОСО над нормой (2%) зарегистрировано на станции Феодосия. В течение 2011 г. отдельные существенные отклонения ежедневных значений ОСО от нормы отмечались в январе, марте и апреле.

Рассмотрена пространственная дифференциация средних многолетних сумм отрицательных и положительных значений температуры воздуха по данным 156 метеостанций Якутии. Выявлены закономерности изменения сумм температуры воздуха в зависимости от воздействия зональных, региональных и местных природных факторов.

1 (13) января 2012 г. исполнилось 200 лет со дня основания Метеорологической обсерватории при Казанском университете, сыгравшей существенную роль в изучении природных явлений и климата на востоке Русской равнины и в организации метеорологической сети на территории Поволжья, Кавказа, Урала и Сибири.

По ежедневным данным реанализа NCEP/NCAR рассмотрен синоптический механизм формирования аномалий атмосферной циркуляции над тропиками Индийского и Тихого океанов, наблюдавшихся в период кульминации Ла-Нинья 2010-2011 гг. Установлено, что самое разрушительное за всю современную историю Австралии наводнение было вызвано небывалой активностью тропического циклогенеза в системе циркуляции летнего австралийского муссона.

Найти самые низкие значения общего содержания озона (ОСО) в августе-сентябре составили за 2012 г. от нормы в основном отрицательны и находятся в интервале от -8 до 3%. Наибольший дефицит среднегодового значения ОСО (8%) зарегистрирован на станции Большая Елань. Среднегодовое значение ОСО максимально превышало норму (на 3%) на станции Оленек. В течение 2012 г. отдельные существенные отклонения ежедневных значений ОСО от нормы отмечались в апреле и декабре.

Выполнена оценка региональных климатических изменений в аридных районах юга Западной Сибири за период 1936—2010 гг. на основе статистического анализа рядов климатических параметров и комплексных гидротермических показателей.

Показана возможность группового моделирования рядов месячного количества осадков методом канонического разложения. Использованы алгоритмы и компьютерные программы расчета, разработанные применительно к статистическим моделям месячного и годового стока рек. Модель канонического разложения сохраняет все статистические характеристики исходных рядов.

Описана организация 216 летних мезомасштабных конвективных систем (МКС) в Московском регионе. Сначала горизонтальные поля радиоэха на стадии максимума отражаемости МКС были разделены на 92 линии длиной более 200 км и 124 нелинейные МКС. Нелинейные МКС содержат кольцевые структуры радиоэха, подобные открытым мезомасштабным ячейкам, или небольшой дуги - 30 км, однако наиболее интенсивные шторма располагаются вдоль протяженных осей развития МКС.

Рассматриваются три модельных ансамбля, различающихся между собой по степени учета влияния внешних воздействий на климатическую систему Земли. Для каждого из них оценивается статистическое соответствие наблюдаемых изменений температуры приземного воздуха во второй половине 20 в. - начале 21 в. модельным расчетам с учетом естественной изменчивости, присущей климатической системе.

Средние значения общего содержания озона (ОСО) во втором квартале 2011 г. в основном были меньше средних многолетних значений за период 1974-1984 гг. Над Западной и Центральной Сибирью и Казахстаном они были аномальными. Максимальный дефицит средних за квартал значений ОСО зарегистрирован на станции Туруханск, он достигал 14%, или 5, 1 единицы среднеквадратического отклонения.

Работа посвящена прямому вычислению радиационно-равновесной температуры земной поверхности и вертикального распределения температуры в атмосфере Земли по экспериментальным спектроскопическим данным для современного состава атмосферного воздуха и при изменениях концентрации одного из газов - диоксида углерода, метана, закиси азота, водяного пара.

Средние значения общего содержания озона (ОСО) в первом квартале 2011 г. в основном были меньше средних многолетних значений за период 1973-1984 гг. Над островами и побережьем Северного Ледовитого океана, Красноярским краем, Иркутской областью, Хабаровским краем, Приморьем, Якутией и восточнее до Чукотки, Камчатки и Сахалина исключительно они были аномальными. Это объясняется возникновением в середине марта 2011 г. над северными районами Центральной и Восточной Сибири озоновой аномалии, которая, мало изменяясь, наблюдалась до апреля.

1 января 2011 г. исполнилось 40 лет Сибирскому региональному научно-исследовательскому гидрометеорологическому институту (СибНИГМИ). Изучение климата привело к созданию ряда справочников по особо опасным явлениям погоды. Агрометеорологами для территории Сибири были разработаны методы агрометеорологической оценки продуктивности сельскохозяйственных культур.

В целом поле отклонений среднегодовых значений общего содержания озона (ОСО) от нормы за 2010 г. довольно ровное. Отклонения среднегодовых значений ОСО от нормы для всех анализируемых станций лежат в интервале от - 7 до 6%. Наибольший дефицит среднегодовых значений ОСО (7%) зарегистрирован на станции Тура, наибольшее превышение среднегодовых значений ОСО над нормой (6%) - на станции Семипалатинск.

В третьем квартале 2011 г. средние за квартал значения общего содержания озона (ОСО) в основном были близки к средним многолетним значениям за период 1974-1984 гг. Аномальный дефицит среднего за квартал значения ОСО наблюдался на станциях Киев, Караганда и Иркутск, он составил 6, 6 и 5%, или 2, 9, 3, 1, и 2, 7 единицы среднеквадратического отклонения соответственно.

При сравнении использовано время осреднения направления и скорости ветра 10 мин. Проведенное сопоставление данных акустического зондирования и контактных методов измерений свидетельствует, что содар обеспечивает надежную информацию о вертикальных профилях средней скорости ветра в рассмотренном диапазоне высот до 300 м, кроме случаев сильных дождей и малой скорости ветра.

Среднеквартальные значения общего содержания озона (ОСО) во втором квартале 2010 г. в основном были близки к норме. Исключение составили станции Феодосия и Семипалатинск. В Семипалатинске превышение среднего за квартал значения ОСО над средним многолетним значением было аномальным и составило 7%, или 2, 7 единицы среднеквадратического отклонения.

Исследуется скорость гомогенного образования ледяных ядер чистой воды и водных растворов. Проводится анализ экспериментальных данных разных авторов. На основе проанализированного материала предпринята попытка единого теоретического описания процесса кристаллизации водных растворов.

Приводится описание современной концепции и технических средств для выполнения работ по улучшению погоды в мегаполисах методами активных воздействий. Основной задачей этих работ является рассеяние облаков на уменьшение или прекращение осадков на защищаемой территории. В зависимости от синоптической ситуации обычно применяются четыре метода воздействия.

Приводится краткая информация о деятельности международного консорциума COSMO и первого этапа работы по реализации и развитию мезомасштабной системы прогноза погоды. Описана технологическая линия системы выпуска оперативных мезомасштабных гидродинамических прогнозов на основе модели COSMO-RU/14. Даны предварительные оценки качества прогнозов.

Приводятся сведения о спектральной структуре неоднородностей полей температуры, ветра и влажности, о масштабе и дисперсии этих параметров в локальных когерентных структурах, а также о мезомасштабных турбулентных потоках тепла и влаги в слое тропопаузы и нижней стратосфере.

Средние значения общего содержания озона (ОСО) в первом квартале 2010 г. в основном были близки к средним многолетним значениям за период 1974-1984 гг. Исключение составили станции Семипалатинск, Екатеринбург, Воронеж и Мурманск, где превышение среднего за квартал значения ОСО над средним многолетним было аномальным и составило 9, 11, 12 и 15%, или 2, 9, 2, 7, 3, 5 и 2, 6 единицы среднеквадратического отклонения соответственно.

Приводится обзор методов, используемых для статистической оценки результатов работ по искусственному увеличению осадков. Описывается метод исторической регрессии, модифицированный применительно к статистической оценке результатов оперативных работ по искусственному увеличению осадков на больших территориях.

Поле отклонений от среднегодовых значений общего содержания озона (ОСО) от нормы в целом за 2009 г. довольно ровное. Отклонения среднегодовых значений ОСО от нормы для всех анализируемых станций находятся в интервале от -7 до 8%. Наибольший дефицит среднегодовых значений ОСО (7%) зарегистрирован на станции Гурьев. Наибольшее превышение среднегодовых значений ОСО над нормой (8%) зарегистрировано на станции Мурманск.

Рассматриваются пространственные и временные взаимосвязи аномалий температуры поверхности океана в Северной Атлантике и крупномасштабных особенностей циркуляции средней тропосферы Северного полушария в летний и зимний периоды. Результаты базируются на анализе индексов атмосферной циркуляции, введенных Уоллесом и Гатцлером для выяснения физической основы низкочастотных колебаний в атмосфере.

Наименьшие средние за квартал значения общего содержания озона (ОСО) (290-315 е. Д. ) наблюдались над югом Европейской России и Средней Азией и островами и побережьем Северного Ледовитого океана. Наибольшие значения ОСО 335-340 е. Д. наблюдались над югом Сибири и северо-востоком Казахстана. Над остальной частью контролируемой территории значения (ОСО) составляли 315-335 е. Д.

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.

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.

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.