В статті описані основні джерела надходження двоокису азоту в атмосферне повітря великих міст. Розглянуто часову динаміку середньорічних концентрацій двоокису азоту в атмосфері м. Києва, проаналізовано рівень забруднення повітря цією домішкою в різних частинах міста, встановлено повторюваність випадків перевищення двоокисом азоту максимально-разової та середньодобової гранично допустимих концентрацій. Найвищі концентрації двоокису азоту спостерігалися в центральній частині міста в деякі місяці теплого періоду. Частота випадків перевищення ГДК в повітрі зазвичай досягала 50%, а в теплий сезон 2012 р. концентрація NO2 в повітрі була дуже високою і перевищувала ГДК в 100% випадків на всіх станціях моніторингу. Дослідження показали, що в теплий сезон року в повітрі м. Києва регулярно спостерігаються підвищені концентрації двоокису азоту, які є прекурсорами фотохімічного смогу, що при сприятливих метеорологічних умовах може призвести до формування цього негативного феномену в атмосфері міста.
Перенесення піску вітром представляє собою потужний ерозійний чинник, який впливає на створення та динаміку піщаних дюн, а також завантажує атмосферу пиловими фракціями. У статті представлено стислий огляд фізики піску, що переноситься вітром. Зокрема розглянуто фізичну кінетику піщаних утворювань, формування і розвитку дюн та їхніх елементів. Також обговорюються деякі класи керуючих рівнянь, що описують фізику вітрового переносу піску і динаміку дюн, проблеми їх формулювання та розв’язків.
Стаття відкриває серію публікацій, присвячених огляду нових результатів оригінальних ядерного геофізичних досліджень, виконаних на кафедрі математики ОДЕКУ і його лабораторій (обчислювальної та квантової математики і механіки, ядерної геофізики та ін.). Початковий матеріал переважно концентрується на фундаментальних проблемах, вирішення яких складають теоретичну основу подальших прикладних ядерної-геофізичних досліджень. Коротко викладені елементи сучасної теорії процесів бета-розпаду і якісно обговорюються характерні особливості так званих кооперативних електрон-бета-ядерних процесів в атомах і молекулах, у тому числі збудження, іонізації, електронною перебудовою, викликаної ядерних реакцій і бета-розпаду. Декілька факторів враховуються : зміна меж інтегрування у функції Фермі та інтегральній функції Фермі, енергетичні поправки для різних хімічних елементів (речовин), а також можливості пов’язаного бета-розпаду або інших екзотичних каналів розпаду.
У статті розглянуті різні кінцево-різницеві схеми при моделюванні розповсюдження зависі після скиду ґрунту на підводний відвал в плоскій і просторовій постановці завдання. Виконано порівняння результатів чисельних експериментів з розрахунками за фундаментальними рішеннями і з даними натурних спостережень. У висновках приводяться рекомендації для виконання інженерних розрахунків.
Ми представляємо новий загальний апарат аналізу, обробки та прогнозування характеристик часових рядів концентрацій забруднюючих речовин для типових гідроекологічних систем, що схематично включає наступні блоки і рівні досліджень: а) загальний якісний аналіз динамічних особливостей завдання еволюції типових гідроекологічних систем (у тому числі, якісний аналіз з погляду звичайних диференціальних рівнянь “, Арнольд-аналіз»); б) перевірку на наявність хаотичних (стохастичних) особливостей, елементів, режимів (тест Готвальда-Мельбурна, метод кореляційної розмірності); в) дослідження фазового простору (вибір часу затримки, визначення простору вкладення методами і алгоритмами кореляційної розмірності і помилкових найближчих сусідніх точках);. г) визначення динамічних інваріантів хаотичної системи (обчислення глобальної розмірності, показників Ляпунова λα; визначення розмірності Каплана-Йорка dL і середнього межі передбачуваності Prmax на основі вдосконалених алгоритмів;. е) нелінійний аналіз і прогноз (прогнозування) динамічної еволюції систем. Останній блок дійсно включає в себе нові (в динаміці радіоактивного забруднення навколишнього середовища) методи та алгоритми нелінійного прогнозування, такі як методи прогнозованих траєкторій, формалізм випадкових пропагатор, нейромережеві алгоритми, ренорм-аналіз з блоками поліноміальних апроксимацій, вейвлет-розкладів і т.д.
В задачах моделювання процесів поширення щкідливих домішок в атмосфері промислових міст та прогнозування еволюційної динаміки зроблено якісний огляд нових концептуальних підходів, що базується на основі положень теорії хаосу, теорії динамічних систем, фрактальній геометрії, аналізі показників Ляпунова та інших. Коротко охарактеризовані основні ідеї перелічених підходів з акцентом на аналіз часових рядів концентрацій шкідливих речовин в атмосфері, , а також наданий аналіз, який показує, що хаотичний режим часової еволюції характеристик детерміністичних динамічних систем, зокрема, прикладних екологічних систем, є, по суті, нелінійним явищем, який не можливо описати на основі класично лінійних регулярно-динамічних моделей.
Проведено розрахунки опадів у період літнього паводку 2008 р. на території Українських Карпат із застосування метеорологічної моделі WRF. Модель добре відтворила структуру поля опадів у період максимальних паводків (25 липня). Висока якість результатів моделі підтверджується порівнянням розрахованих і виміряних опадів і непрямим співставленням розрахованих сумарних опадів по водозборах карпатських річок і вимірів витрат у відповідних замикаючих створах.
В останні десятиліття у зв’язку з бурхливим розвитком чисельних методів прогнозу погоди приділяється недостатня увага фізико-статистичним закономірностям. Проте кліматичні зміни та їх наслідки для різних галузей економіки вимагають інформації про імовірнісні характеристики метеорологічних величин і явищ, включаючи вітрові аномалії. У статті розглянуто досвід застосування розподілу Джонсона для вирівнювання часових рядів швидкості вітру біля поверхні землі на метеорологічній станції Одеса-порт в центральні місяці сезонів. Виявлено ряд закономірностей, які враховують не тільки сезонну і добову мінливість параметрів цього розподілу, а й вплив фізико-географічних умов розташування метеорологічної станції на формування режиму приземного вітру.
На основі стандартних метеорологічних спостережень, за допомогою енергобалансової моделі приземного шару атмосфери отримані функції і середня швидкість дисипації турбулентної енергії. Модель забезпечує “замикання” теплового балансу поверхні, балансу потоків дисипації кінетичної енергії турбулентності (КЕТ) і вирівнювання температурних неоднорідностей в турбулюзованому потоці. Модель побудована на базі теорії приземного шару Моніна-Обухова. Результати порівнюються з аналогічними моделями інших авторів.
Досліджуються зміни основних кліматичних характеристик на території України з врахуванням розвитку різних сценаріїв зміни клімату. Визначено, що в Україні очікується поступове збільшення температури повітря. Найвищі температурні показники можливі при розвитку сценарію зміни клімату А1В, при цьому встановлено, що найтепліше двадцятиріччя очікується протягом 2031–2050 рр. Виявлено, що різких змін в розподілі опадів не прогнозується, проте є ймовірність незначного збільшення опадів над північно-західними регіонами країни.
У роботі, що продовжує наші попередні дослідження, представлені результати застосування нової вдосконаленої нестаціонарної теорії глобальних механізмів в низькочастотних атмосферних процесах, балансу кутового моменту Землі, ефектів телеконнекціі і атмосферних радіохвилеводів для регіону Тихого океану для різних форм циркуляції. Теорія реалізована та імплементована в мікросистемну технологію “GeoMath” і орієнтована на відкриття і тестування нових предикторів для довгострокового і наддовга-термінового прогнозування низькочастотних атмосферних процесів. ПК експерименти продемонстрували ефективність нового нестаціонарної теорії в моделюванні балансу кутового моменту, атмосферного влагооборота у зв’язку з генезисом тропосферних радіохвилеводів і наступністю форм атмосферної циркуляції (телеконнекція, генезис фронтів) і подальшою розробкою нових практичних сенсорів довгострокового прогнозування і моделювання низькочастотних атмосферних процесів. Встановлено зв’язок тропосферного радіохвилеводу з атмосферним вологозворотом і відповідно з формою атмосферної циркуляції через положення фронтальних розділів (атмосферних фронтів як основних накопичувачів вологи). Атмосферний вологозворот пов’язаний з таким типово низькочастотним процесом як виконання балансу кутового моменту; останній враховує порушення балансу обертання атмосфери разом із Землею.
Розглянути місце і роль метеорологічного забезпечення в рішенні задач захисту населення від наслідків стихійних лих, техногенних аварій і сучасних засобів ураження (пожеж, вибухів, викидів, терористичних дій).
Представлені пропозиції по вдосконаленню збору, обробки і аналізу метеорологічних и аерологічних даних, необхідних для прогнозування і оцінки радіаційної і біологічної (бактеріологічної) обстановки, у цілях захисту населення і військ.
Розглядаються в порівнянні показники термічного режиму за період1986 – 2005рр. та очікувані їх зміни, розраховані за трьома сценаріями змін клімату: GFDL-30 %, ,- А1В,- А2 на період 2011 – 2050 рр. по території України. Відзначається очікуване більш раннє настання дат переходу температури повітря через різні межі навесні та більш пізнє восени, загальне підвищення середньої температури повітря, зростання сум температур та зміна амплітуди температур.
У роботі описується проблема утворення рослинних залишків у сільському господарстві районів Одеської області, що виникає внаслідок збору та переробки врожаю. Рослинні відходи складають значну кількість та підлягають утилізації. Розглядається метод анаеробного зброджування як найбільш доцільний шлях їх переробки, що дозволяє одержати цінне органічне добриво з високим вмістом поживних речовин і високоенергетичний біогаз.
Представлена характеристика агрокліматичних показників вирощування ярого ячменю по природно-кліматичних зонах України, їх зміна під впливом зміни клімату за двома сценаріями А2 та А1В. Виконана оцінка впливу змін клімату на темпи розвитку ярого ячменю.
Розглядаються в порівнянні показники фотосинтетичної продуктивності картоплі й агрокліматичні умови вирощування картоплі за період 1986-2005 рр. та очікувані їх зміни, розраховані за сценаріями зміни клімату А1В та А2 за період 2011-2050 рр. на території Східного та Західного Лісостепу. Розглядаються агрометеорологічні та агрокліматичні умови, при яких може спостерігатися максимальна продуктивність посадок картоплі.
Розглядається у порівнянні режим опадів, випаровування, випаровуваності, дефіциту випаровування, коефіцієнту зволоження Г.Т. Селянинова за періоди:1986 – 2005 рр(базовий період). та очікувані за трьома сценаріями зміни клімату їх значення на 2011- 2030 рр. та 2031 – 2050 рр. Відзначається очікуване загальне збільшення річної кількості опадів в усіх агрокліматичних зонах, окрім Південного Степу та збільшення нерівномірності їх випадіння за сезонами року. Зменшення кількості опадів у літній період в Степовій зоні України спричинить збільшення посушливості клімату.
Розглядається, що органічна речовина рослинних залишків та ґрунту поділяється на два активних компартменти та один інертний компартмент.
В модель включені всі головні процеси кругообігу C і N, інтенсивність яких описується рівнянням першого порядку. При розкладанні органічної речовини розглядається емісія CO2 та CH4 Моделюються основні процеси трансформації форм азоту в ґрунті, емісія N2O при нітрифікації та денітрифікації.
У роботі проведена оцінка природних кліматичних чинників (температури, опадів), які формують сучасний гідрологічний режим Куяльницького лиману. В дослідженні виявлені основні тенденції кліматичних змін на основі матеріалів метеорологічних станцій у межах водозбору Куяльницького лиману та прилеглих до нього територій за період з 1900 до 2012рр. В останні два десятиріччя установлена тенденція до зростання температур повітря при практично незмінних опадах, що призводить до погіршення умов формування стоку на водозборі та сприяє зменшенню водних ресурсів досліджуваної території.
В роботі розглянуті актуальні питання гідрологічного режиму Хаджибейського лиману як у природний період, так і при його господарському використанні.
По запропонованій методиці розрахунку весняних водопіль і дощових паводків рідкісної ймовірності перевищення встановлено, що за виникнення катастрофічних повеней (при Р=1%) рівні води в Хаджибейському лимані можуть досягти небезпечних позначок. Довгостроковий прогноз надходження тало-дощових вод в період весняного водопілля дасть змогу здійснювати передчасну оцінку ступеня регулювання водойми лиману поверхневими водами його басейну у кожному році.
У статті розглядаються проблемні питання, в тій чи іншій мірі пов’язані з визначенням розрахункових характеристик максимального стоку дощових паводків і весняних водопіль рідкісної ймовірності перевищення за відсутності безпосередніх часових рядів спостережень за гідрологічним режимом річок.
Представлена робота продовжує наші дослідження фрактальних структур в хаотичних і турбулентних процесах і пов’язана з великою актуальністю і важливістю експериментального і теоретичного вивчення нелінійних хаотичних динамічних систем з метою виявлення фрактальних структур і властивостей та елементів динамічного хаосу. На основі вейвлет-аналізу та мультифрактального формалізму здійснюється аналіз фрактальних структур в хаотичних процесах (часові ряди концентрацій нітратів для вододілу Svidník-Ondrava Малих Карпат у Східній Словаччині) і обчислено відповідний спектр фрактальних розмірностей. Виконано чисельне моделювання та проведено порівняння теоретичних даних з раніше отриманими оцінками на основі інших алгоритмів фрактального аналізу.
У статті розглянуто систему оз. Ялпуг – Кугурлуй, водообмін системи озер з р. Дунай. Досліджено водний режим системи озер на основі рівняння водного балансу та детально розглянута кожна складова цього рівняння. Виявлено вплив кожної складової рівняння водного балансу на водний режим водойми.
Авторами встановлено, що найбільший вплив на водний режим озер має надходження води з р. Дунай та з атмосферними опадами у приходній частині, а у витратній – випаровування з водної поверхні та скиди води до р. Дунай.
Ця робота продовжує наші уточнені кількісні дослідження динаміки забруднення різних гідроекологічних систем, зокрема, часової динаміки зміни концентрацій нітратів у ряді вододілів річок Малих Карпат у Східній Словаччині. Різні методи і алгоритми теорії хаосу (хаос-геометричного підходу) і теорії динамічних систем використані у найбільш досконалих версіях. Представлено нові більш точні дані, що характеризують хаотичну поведінку часових рядів концентрацій нітратів і сульфатів для ряду вододілів річок Малих Карпат. У попередніх роботах (див. [1]) для відновлення відповідного аттрактора, попередньо обчислювалися час затримки (часовий лаг) і розмірності вкладення. Параметри були визначені з використанням методів автокореляційної функції та середньої взаємної інформації. Крім того, були застосовані більш досконалі версії методу кореляційної розмірності і алгоритму помилкових найближчих сусідів. Представлено також розрахований спектр Фур’є концентрації нітратів для водозбору Ондава-Стропков за період 1969-1996рр. Також наведені нові більш точні результати по кореляційній розмірності (d2), розмірності вкладення (dE), розмірності Каплан-Йорка (dL), середній межі передбачуваності (Prmax) і параметру хаосу К для концентрацій нітратів для ряду вододілів.
Проведено аналіз закономірностей коливань кліматичних чинників формування стоку на водозборі Куяльницького лиману за даними сценаріїв зміни клімату А1В (модель REMO) та А2 (модель RCA) з використанням різницево-інтегральних кривих. Установлені основні тенденції зміни водних ресурсів Куяльницького лиману на основі моделі «клімат-стік» у майбутньому. Показано, що до середини XXI сторіччя за сценарієм А1В можливе зменшення водних ресурсів басейну Куяльницького лиману на 40%. За сценарієм А2 водні ресурси північної частини басейну можуть зростати в середньому на 20-30%, а стік у південній частині може зменшитись в середньому на 10%.
Основним методом дослідження гідрометеорологічного режиму озер є розв’язання рівняння водного балансу, яке характеризує процеси надходження та витрат води. Для розрахунку водних балансів в якості вихідних матеріалів використані об’єми води в озері Китай на початок і кінець кожного місяця, атмосферні опади і випаровування з водної поверхні. За різними методиками обчислений поверхневий та ґрунтовий стік, фільтрація, транспірація.
У статті проаналізовані фізико – географічні, морфометричні, гідрологічні, гідротехнічні характеристики озера Китай, а також річок, які його живлять; виконаний розрахунок складових водного балансу оз. Китай (за 2008-2014 рр.) та визначені нев’язки водних балансів.
В статті досліджено сучасний стан якості вод басейну річки Дністер на транскордонних ділянках в межах Вінницької області за Методикою екологічної оцінки якості поверхневих вод за відповідними категоріями та Методикою інтегральної оцінки забрудненості водних об’єктів. Виявлено, що поверхневі води Дністровського басейну значно забруднені. Екологічне оздоровлення річкового басейну в межах транскордонних ділянок з Республікою Молдова необхідно реалізовувати на міждержавному рівні із залученням механізмів у рамках проекту Єврорегіон «Дністер».
В статті розглядаються складові приходної частини водних балансів Каховського водосховища, яке є шостим об’єктом у каскаді Дніпровських гідроелектростанцій з річним регулюванням стоку р.Дніпро . Використані матеріали спостережень за період з 1955 по 2010 роки, включно.
Розглядаються питання переносу розчинених солей в зоні змішення ріка-море на начальних стадіях змішення. З використанням рівняння конвективно-дифузійного переносу домішків зі змінним коефіцієнтом дифузії, виконаний аналіз процесів для межі поверхні розділу розчинів. На підставі аналітичного рішення встановлено, що градієнтні мікро течії поперек осі подовження створюють двосторонній прошарок гідродинамічного замкнутого шару з ефектом блокування дифузійного перенесення іонів, що сприяє збереженню і стійкості слоїстих структур. Представлені результати натурних вимірювань для Кольської затоки, які підтверджують теоретичні висновки авторів. Ламелярна структура формується в зонах начального контакту вод різного генезису, звідки виходить стійкий пучок ізогалин 10-30‰, який розповсюджується уздовж шару з ізогалиною 24,7‰, розширюючись з інтенсивним сповільненням при стійкому куті нахилу цієї границі розділу області ріка-море.
На підставі результатів гідродинамічного моделювання з використанням чисельної моделі Delft3D-FLOW визначені можливості запобігання подальшого засолення Тилігульського лиману шляхом реконструкції з’єднувального каналу «лиман-море» та зміни регламенту його функціонування, а також шляхом збільшення річкового стоку в лиман, з урахуванням кліматичних умов у першій половині XXI ст. Наведено результати верифікації гідродинамічної моделі. Показано, що для стабілізації рівня води та зменшення темпів зростання солоності вод у лимані найбільш ефективним є варіант цілорічного функціонування поглибленого з’єднувального каналу «лиман-море». Цьому сприятиме різноспрямований водообмін через канал, обумовлений коливаннями рівня води у лимані і морі, що викликані вітром. Однак, при збереженні сучасного рівня водогосподарської діяльності на водозбірному басейні лиману тенденція багаторічного збільшення солоності його вод все ж збережеться. Лише відновлення природних обсягів річкового стоку в лиман здатне звести тенденцію збільшення солоності його вод до мінімуму.
У статті розглядаються основні закономірності розподілу біогенних елементів у відповідності з розчиненим у воді киснем і гідрологічними характеристиками морського середовища. Проведена оцінка кількісного переносу біогенних речовин системою течій. Розраховано вагову кількість фосфатів, що переносяться потоком в одиницю часу.