C целью развития теоретических основ аппарата анализа и прогноза влияния антропогенной нагрузки на состояние атмосферы промышленного города и разработки новой схемы моделирования свойств полей концентраций загрязняющих веществ на основе методов теории хаоса выполнен анализ физических аспектов восстановления фазового пространства и изложена усовершенствованная концепция размерностей Ляпунова.
В работе выполнена оценка и анализ уровня загрязнения атмосферного воздуха г. Николаев за 2004 — 2011 гг. на основе данных мониторинга. Проведена классификация загрязнения воздушного бассейна с учетом показателя загрязнения атмосферного воздуха.
Проведен расчет относительного вклада выбросов предприятий города Одесса в формирование поля загрязнения атмосферного воздуха диоксидом азота по четырем направлениям ветра: север, восток, юг, запад. Полученные результаты позволяют оценить условия формирования поля загрязнения атмосферы города за счет выбросов стационарных источников с учетом их технических и технологических характеристик.
На основе метода теории хаоса, в частности, схемы корреляционной размерности, алгоритма Гросс-бергера-Прокаччи, выполнен анализ временных рядов концентраций диоксида азота в г.Гдыня (Гданьский регион) и рассчитан спектр корреляционных размерностей, подтверждающий наличие соответствующего хаоса. Полученные численные оценки согласуются с данными по спектру размерностей Ляпунова, размерности Калана-Йорка и энтропии Колмогорова. Дана оценка предела предсказуемости метода краткосрочного прогноза
Проанализированы предпосылки создания кадастра природных лечебных ресурсов, учитывающие специфику курортологии, разработана информационная система, обеспечивающая накопление и систематизацию существующих данных о ПЛР и расширение задач их обработки.
В работе рассмотрены граничные условия функционирования экосистемы водно-болотного угодья «Озеро Картал» и в связи с этим определен его оптимальный уровенный режим.
На основе мультифрактального формализма с использованием алгоритма Грассбергера-Прокаччиа выполнен мультифрактальный анализ временных рядов индексов Арктического, Антарктического и Южного колебаний.
Предложена модель, описывающая изменения концентрации 7Ве в приземном слое атмосферы г. Майями. В модели используется полином третьего порядка от трех переменных: температуры, сумм атмосферных осадков, количества дней с грозами в месяце. Данная модель позволяет прогнозировать изучаемый процесс на два шага (года).
В статье отражены главные проявления региональных климатических изменений в Закарпатской области в современный период на фоне глобальных процессов изменения климата на основе анализа и сравнения параметров климатической системы в течение последних двадцати лет (1991-2010 гг.) относительно климатической нормы(1961-1990 гг.). Выявлены региональные особенности изменения термического режима, режима увлажнения и экстремальных явлений погоды.
Дается анализ основных характеристик климата города Минск и закономерностей их изменения в ходе естественного развития и антропогенной трансформации городской среды. Полученные результаты могут быть использованы в практике рационального природопользования для принятия грамотных управленческих решений по оптимизации функционирования и развития столицы Беларуси с учетом возможных вариаций климата.
С помощью математической модели выполнена оценка агроклиматических ресурсов продуктивности территории Украины применительно к выращиванию томатов. Выполнен анализ водно-теплового режима посевов томатов и приростов разных экологических категорий их урожайности.
Предложен новый подход к нелинейному прогнозированию хаотических процессов в гидрологических и гидроэкологических системах, который базируется на концепции компактного геометрического аттрактора и нейросетевом (искусственный интеллект) алгоритме. В качестве иллюстрации новый подход использован для прогнозирования временных флуктуаций концентраций нитратов в водных бассейнах Малых Карпат.
Рассматриваются научно-методические подходы к установлению расчетных характеристик паводочного стока на территории Юга Украины.
Выполнена оценка временных многолетних изменений гидрометеорологических факторов и стоковых характеристик весеннего половодья рек бассейна Десны и других левых притоков Днепра и предложены рекомендации учета этих изменений в территориально-общем методе прогноза максимального стока весеннего половодья.
На основании обобщения реальной гидрометеорологической информации за 55 лет эксплуатации водохранилища выявлена и приведена зависимость для определения потерь воды на испарение из всей его акватории и отдельных ее участков.
На основе реальных гидрометеорологических данных проведено обобщение и анализ показателей испарения с водной поверхности Кременчугского водохранилища за время его эксплуатации.
На основе собственных натурных измерений и экспериментальных данных проведен анализ изменчивости гидролого-гидрохимического режима Куяльницкого лимана за последние 15 лет. Сделан вывод, что на современном этапе невозможна долговременная стабилизация водно-солевого и гидрохимического режима Куяльницкого лимана при помощи природных факторов. Искусственное пополнение лимана водой из внешних источников не приведет к радикальным изменениям его бальнеологических свойств и рекреационного потенциала.
В статье рассмотрены подходы заблаговременной оценки хода стока весеннего половодья во времени на р.Припять – г. Мозырь на основе типизации гидрографов весеннего стока по ряду признаков, которые характеризуют особенности развития процессов его формирования. Разработка типовых схем распределения во времени весеннего стока с целью его долгосрочного прогнозирования проводилось в определенном приближении и основывается на статистической обработке и анализе многолетних данных гидрометрических наблюдений(1881-2009 гг.).
В статье представлена многолетняя характеристика водности и повторяемости паводков в холодный и теплый периоды года в бассейне Тисы (в пределах Украины), тенденции в изменениях этих показателей в современный период (1991-2011 гг.) относительно периода климатической нормы 1961-1990 гг.
Приведены особенности пространственно-временных изменений гидрохимических показателей в нижней части Днестровского лимана за период 2007-2010 гг., которые происходят под влиянием природных и антропогенных факторов. Представлены результаты оценки качества воды по разным методикам и оценка соответствия качества воды нормативам.
Проведены обобщения реальной гидрометеорологической и морфометрической информации по акватории Каховского водохранилища, сопоставление и анализ результатов.
В работе рассмотрены вопросы современного перераспределения стока по рукавам дельты Дуная и его возможных изменений в условиях проведения новых гидротехнических работ.
Исследован режим биогенного и органического вещества малых рек города Черновцы. Установлено, что вследствие антропогенного влияния концентрации минеральных соединений азота повышались, менялась их годовая динамика и соотношения форм содержания в речных водах. Степень роста содержания органического и биогенного вещества определялась уровнем антропогенного влияния на бассейны рек.
Обсуждается влияние сезонной изменчивости температуры на характер развития автотрофных компонентов морского планктона. Предложено автомодельное уравнение реализации биотического потенциала (µ/µm) по связи с показателями диапазона толерантности: µ/µm = f(Tmin, Tm, Тopt, Q). Разработана физико-географическая модель формирования µ/µm разных широт, в которой этот показатель используется как математическая функция. Обсуждаются экологические стратегии и выявленные на модели эффекты угнетения автотрофов сезонным ходом температуры, приводятся примеры.
Рассмотрены сезонные колебания уровня Тихого океана между 40°с.ш. и 40°ю.ш., связанные с действием муссонов. Использованы данные наблюдений на 34 континентальных и островных водомерных постах. Получено, что максимальные сезонные колебания уровня наблюдаются в северо-западной части исследуемой акватории (размах колебаний составляет ~400 мм), в юго-восточной части – около 70 мм, а минимальное действие муссонов наблюдается в центральной части акватории (размах колебаний порядка 40 мм). В случае совпадения экстремумов сезонных колебаний и колебаний, связанных с ЮК, общий размах колебаний может вырасти до 700 мм.
На основании годовых серий измерений с получасовой дискретностью выявлены тонкие различия изменчивости температуры воды разных временных масштабов в море у побережья Одессы и в мелководном Дофиновском лимане. При практически одинаковых потоках солнечной радиации — главного фактора изменчивости температуры – эти различия определяются морфометрией водоемов, которая трансформирует результаты действия метеорологических факторов, включая ту же солнечную радиацию. Выявлены две интересных особенности изменчивости температуры воды подо льдом.
Природа формирования поверхностной циркуляции Черного моря рассмотрена по фактическим съемкам в весенний (апрель), летний (июль), осенний (сентябрь) и зимний (февраль-март) периоды года. Определяющая роль паводка рек в формировании поверхностной циркуляции вод Черного моря и последовательном сезонном развитии интенсивности вначале западного (апрель), а затем восточного (сентябрь) циклонов показана как по климатическим, так и по конкретным фактическим съемкам.
В статье анализируются межгодовые колебания содержания нефтепродуктов в поверхностном слое Одесского региона северо-западной части Черного моря в связи с такими же колебаниями температуры воды, солености, содержания минеральных форм азота и фосфора и стока р. Днепр в период 1988-2012 гг.
В статье проанализированы результаты наблюдений течений летом 2009 г. и 2012 г. в прибрежной зоне Одесского региона северо-западной части Черного моря.
Это исследование позволяет улучшить краткосрочный численный прогноз метеорологических и турбулентных переменных, используя уравнения гидродинамики и схему замыкания двух уравнений турбулентности, включающую уравнения ТКЕ и диссипации.
Основные уравнения написаны в рамках K-теории турбулентности для нестационарной стратифицированной, бароклинной, гидростатической атмосферы в изобарической и z-системах координат. Конечно-разностные уравнения решаются с помощью метода последовательных приближений. Это позволяет применить неявное интегрирование по времени, которое обеспечивает вычислительную устойчивость и положительные значения ТКЕ и диссипации.
Прогноз на 2 суток метеорологических и турбулентных переменных был рассчитан по Северному полушарию. Пространственное распределение метеорологических и турбулентных переменных анализировалось для области 0-45E, 40-65N.
Анализ показал сильную турбулентность в полдень при неустойчивой стратификации и отсутствие турбулентности ночью при устойчивой.
Переменные атмосферного пограничного слоя рассчитываются в 3-километровом слое с вертикальным шагом 50 м в точках модельной сетки для холмистых и гористых районов. Прогностические результаты показывают количественные соотношения между температурной стратификацией, сдвигом ветра и турбулентными параметрами. Сравнение метеорологических условий в районах турбулентности показывает, что в дневные часы сильная турбулентность развивается при одинаковых метеорологических условиях в обоих районах, но в ночное время в холмистых районах турбулентность исчезает при сильной устойчивой стратификации быстрее, чем в горной местности. Результаты анализа прогностической структуры турбулентности показали, что во второй половине дня и ранним утром (переходный период) наблюдаются отдельные остаточные слои, где турбулентность все еще активна, развиваясь выше устойчиво стратифицированной нижней части пограничного слоя. Количественные параметры турбулентности и метеорологические условия отдельных остаточных слоев представлены.
Изложен новый ренорм-групповой и фрактальный подход к описанию спектра турбулентности в системе “планетарная атмосфера – космическая плазма — галактические космические лучи».
В статье на примере мегаполисов излагается концепция совместного мультимасштабного моделирования городской окружающей среды, которая рассматривает изменения климата, процессы, приводящие к загрязнению воздуха, и влияние всех этих процессов на здоровье человека. Представлен обзор совместных моделирующих систем для различных масштабов (от глобального до масштаба улицы), реализованных в европейском научном проекте «MEGAPOLI» в рамках FP7 и в некоторых последующих научно-исследовательских проектах.
Изучены изменения составляющих теплового баланса урочища, рассчитанные по данным измерений на одной из его фаций. По цифровой модели рельефа с шагом 10 м участка горного склона проведены оценки, показывающие, что важную роль в формировании топоклимата играют затенение склонов и их ориентация, которые могут сильно различаться на расстоянии несколько метров.
Выполнена оценка характеристик острова тепла г.Одесса путем сравнения температуры воздуха на 15 пунктах наблюдений, 9 из которых расположены в черте города. Ряд наблюдений составил 45 месяцев. Обсуждаются вопросы выбора станций, сроков наблюдений и обеспечения однородности данных. Полученные результаты указывают на систематическое наличие острова тепла интенсивностью 2,9 °С, причем городская среда в среднем теплее сельской местности на 1,3 °С. Учет прибрежных станций, измерения которых отражают влияние моря, приводит к занижению указанных параметров на 0,5°С.
Дан краткий обзор направлений и аспектов исследования особенностей, изменчивости и экстремальности регионального климата на примере Урала и применения существенно информативного и нечасто используемого показателя увлажнения – непрерывных периодов отсутствия осадков. Созданы специализированная информационная база (банки данных) – «Каталоги…» изучаемого явления, имеющие самостоятельное научно-методическое и прикладное значение. Рассчитанные на их основе и картографически и графически интерпретированные показатели пространственно-временной и межгодовой изменчивости периодов разной длительности показывают территориальные, сезонные и межгодовые особенности их распределения, тенденции проявлений межгодовых изменений экстремальных (по разным индикаторным характеристикам) периодов. Результаты иллюстрируют возможность быть индикатором изменчивости климата в региональном аспекте, могут быть использованы для рекомендаций по перспективному и оперативному прогнозированию неблагоприятных условий увлажнения – для улучшения гидрометобеспечения отраслей экономики.
Приведены результаты моделирования струйных течений нижних уровней в ПСА с различной степенью устойчивости и разных синоптических ситуациях, как по данным отдельных станций, так и по данным ограниченной территории. Наилучшим образом восстанавливаются СТНУ во внутримассовой ситуации при наличии приземной инверсии температур воздуха. Показана роль СТНУ в распространении примесей после аварии на Чернобыльской АЭС.
Статья представляет результаты, полученные в рамках проекта “Arctic Risk”: “Пути переноса в атмосфере, уязвимость и возможные случайные последствия от ядерных зон риска в Европейской Арктике (междисциплинарное сетевое исследование)” и последующих научных проектов. Главные результаты включают разработку и проверку методологии для комплексной оценки радиационного риска и региональной уязвимости.
В работе были рассмотрены, на основе 3-летних наблюдений в приземном слое воздуха Томской области, особенности годового и суточного хода приземной концентрации озона (ПКО) на 4 постах с разными уровнями антропогенного загрязнения (городским, пригородным и фоновым) и вертикальное распределние на БЭКе и Фоновой. Показано, что между постами наблюдаются заметные различия, как в годовом, так и в суточном ходе.
Проанализированы различные группы циркуляции применительно к восточно-антарктическому сектору Южного полушария в годы с максимальным и минимальным содержанием морского иона (Na+) в снеге за последние десятилетия. Выявлены макропроцессы, способствующие увеличению или уменьшению содержания ионов натрия.
Предлагается новый метод кластерного анализа, позволяющий производить разбиение массива данных на подмножества по принципу неоднородности. Численные эксперименты показали, что результаты кластеризации на примере температуры поверхности океана с помощью данного метода находят хорошее физическое обоснование.
Выявлены основные особенности статистической структуры полей приземной температуры. Получены главные компоненты этих полей. Определены статистически значимые скрытые периодичности во временных рядах главных компонент. Получены предварительные выводы относительно атмосферных телеконекций между главными компонентами полей температуры приземного воздуха.
На основе данных радиозондирования за десятилетний период охарактеризовано формирование струйных течений нижних уровней осенью 2001-2010 гг., их структурные параметры и связь со стратификацией температуры, выявлены синоптические процессы, преобладающие при образовании низких струй, и оценено влияние адвекции температуры на возникновение интенсивного течения в нижних слоях тропосферы.
В статье рассмотрено случаи волн тепла в Киеве за столетний период. Проанализировано их временную динамику, длительность и интенсивность. Установлено, что волна тепла июля–августа 2010 г. была самой мощной и длительной за период исследования. Дана характеристика синоптических процессов, которые стали причиной ее формирования, а также термического режима в Киеве в этот период.
Представлена сравнительная оценка статистических характеристик рядов скорости ветра у поверхности земли в районе морских гидрометеорологических станций Ильичевск-порт и Южный-порт, а также выявлен ряд закономерностей, учитывающих не только сезонную и суточную изменчивость этих параметров, но и влияние физико-географических условий расположения метеорологических станций на формирование режима приземного ветра.
Оцениваются изменения агроклиматических ресурсов в украинской части суббассейна дельты Дуная у 2011 – 2030 гг и 2030 – 2050 гг в связи с изменениями климата в сравнении с базовым периодом 1986 – 2005 гг Для оценки изменений климата в Украине применялся сценарий А1В, региональная климатическая модель MPI-M-REМO, глобальная модель – ECHAM5-r3. Выполнена оценка тепло и влагообеспеченности вегетационного периода, а также оценка изменений агроклиматических условий выращивания озимой пшеницы в связи с изменениями климата.
Оценивается тепло и влагообеспеченость вегетационного периода и изменения агроклиматических условий выращивания ярового ячменя в связи с изменениями климата. Для оценки изменений климата применялся сценарий изменения климата в Украине – А1В, региональная климатическая модель МР1-М-REМO, глобальная модель ECHAM5-r3 как наиболее вероятные на период до 2050 года.
С помощью моделей продукционного процесса растений получена оценка фотосинтетической продуктивности и колебаний средней районной урожайности зерна ярового ячменя в районах Одесской области, которые относятся к украинской части суббассейна дельты Дуная.
Выполнен анализ существующих подходов к агроклиматическому районированию территорий. Описаны методологические основы разномасштабного агроклиматического районирования, которые базируются на использовании новых показателей, методики уплотнения агроклиматической информации и средне- и крупномасштабного районирования территорий с учетом неоднородностей подстилающей поверхности. Представлены результаты реализации предложенного метода на примере территории Украины.
На основе адаптационных расчетов в рамках трехмерной численной модели с высоким пространственным разрешением и данных атмосферного реанализа исследуется связь межгодовой-десятилетней изменчивость крупномасштабной циркуляции в Черном море с завихренностью поля ветра. Анализируются адаптационные расчеты для октября-ноября и февраля-марта двух типов. Первая серия численных экспериментов проводится на основе адаптации архивных данных наблюдений по температуре и солености за 30 лет и осредненному за десятилетние периоды полю ветру. Вторая серия расчетов проводится по данным, объединенным в группы для лет с высокими и низкими значениями завихренности поля ветра. Показано, что на межгодовом масштабе интенсивность крупномасштабной циркуляции в Черном море тесно связано с изменчивостью средней завихренности поля ветра над акваторией моря. На десятилетнем масштабе такая связь не выявлена. Вместе с тем увеличение площади с преобладающей циклонической завихренностью поля ветра десятилетнего масштаба сопровождается усилением средних течений.