В статье исследован современный уровень и основные тенденции загрязнения атмосферного воздуха городов Украины формальдегидом. Разработаны классификации городов Украины по кратности превышения предельно допустимых концентраций, направлениям и интенсивности временного изменения концентраций формальдегида в воздухе городов.
Предложен принципиально новый подход к нелинейному моделированию и прогнозированию хаотических процессов в геофизических и экологических системах, который базируется на использовании концепции компактного геометрического аттрактора и нейросетевых (искусственный интеллект) алгоритмов. В качестве иллюстрации применения метода, приведены результаты прогноза флуктуаций концентраций нитратов в водных бассейнах в районе Малых Карпат (1969-1966).
Рассмотрена улучшенная теоретическая схема вычисления пространственно-временной структуры полей загрязнения воздуха в атмосфере промышленного города. Схема протестирована на данных по аэрозольным взвесям в атмосфере г. Одессы. На основе анализа эмпирических данных в рамках метода корреляционной размерности выявлены стохастичность и эффекты хаоса в динамике и структуре поля загрязнения атмосферы промышленного города.
На основе ранее развитых моделей нейросетевого моделирования рассмотрена задача моделирования динамики нейросети с различными видами входных паттернов и прогнозирования пространственно-временной структуры полей концентраций загрязняющих атмосферу промышленного города пылевых веществ, а также полей интенсивности осадков.
Изложены теоретические основы общего аппарата анализа и прогноза влияния антропогенной нагрузки на состояние атмосферы промышленного города, Представлена компактная общая схема моделирования временных флуктуаций полей концентраций загрязняющих воздушный бассейн веществ на основе методов теории хаоса.
Рассмотрены особенности формирования струйных течений нижнего уровня атмосферы (СТНУ) над территорией Северо-Западного Причерноморья и определена их связь с наличием слабого ветра у поверхности земли.
Исследуется временное распределение индекса Североатлантического колебания в течение 1951-2010 гг. Определено, что в период глобального потепления и существенного увеличения количества и экстремальности засух в Украине в атмосфере Северной Атлантики преобладала положительная фаза указанной структуры атмосферной телеконнекции. Установлена значимая связь между изменениями индексов засухи и Североатлантическим колебанием с периодом 2-3 года.
Предложены стадии энергетического взаимодействия блокирующей ситуации с процессами, которые ее окружают. Определены типовые схемы преобразования разных видов энергии для каждой стадии.
Изложены элементы усовершенствованной нестационарной теории глобальных механизмов в атмосферных низкочастотных процессах, баланса углового момента Земли, эффектов телеконнекции, а также атмосферных радиоволноводов.
Рассматриваются новые приемы синоптического анализа при составлении специализированных прогнозов погоды. В частности, предлагается подход к использованию прогностических данных наиболее распространенных численных моделей совместно с расчетными методами прогноза погоды в оперативной деятельности авиационного метеоподразделения.
Выполнен анализ фрактальных структур в турбулентных процессах (пристенные пульсации давления в турбулентном потоке в трубе) на основе вейвлет — анализа и мультифрактального формализма.
Показаны особенности влияния Эль-Ниньо-Южного Колебания на формирование полей общего содержания озона. Определены статистически значимые периоды взаимодействий между параметром Эль-Ниньо, который является нормализованной разницей атмосферного давления между пунктами Дурбин и Таити, и главными компонентами полей общего содержания озона.
Рассмотрены общие вопросы агроклиматического районирования территорий и очерчены методологические аспекты районирования территорий с неоднородной подстилающей поверхностью.
Приводится сравнительная характеристика годового и сезонных режимов осадков на территории Украины на период до 2030 г. Отмечается ожидаемое общее увеличение годового количества осадков и неравномерность их выпадения по сезонам года. Ожидается уменьшение количества осадков в летний период в степной зоне Украины.
Дана сравнительная количественная оценка теплового режима почв в слое 0-20 см с температурой воздуха на уровне будки. На основе уплотнения климатической информации рассматривается комплексное районирование показателей тепловых ресурсов среднесуглинистых почв в пределах Одесской области в среднем масштабе с выделением 5 мезорайонов.
В работе рассматривается влияние агрометеорологических условий на фотосинтетическую продуктивность посевов сои. Определена чистая продуктивность фотосинтеза растений сои по межфазным периодам развития.
Рассмотрены особенности использования спутниковых вегетационных индексов – нормализованного вегетационного индекса NDVI и нормализованного водного индекса NDWI, в эмпирическом моделировании урожайности зерновых культур. Для областей степной зоны Украины построены линейные регрессионные модели урожайности озимой пшеницы, предикторами в которой являются параметры, образованные от базовых вегетационных индексов – индекс условий вегетации и предложенный индекс влажности растительности. Также в моделях использован региональный индекс блокирования атмосферы для учета циркуляционных условий в начале вегетации. Верификация моделей показала удовлетворительную точность прогнозирования с достаточно высокой заблаговременностью.
В статье выполнена оценка качества вод р. Южный Буг (г. Первомайск) по разным методикам. Показаны недостатки отечественных норм по сравнению с нормами стран ЕС. Выполнен анализ методики в действующем нормативном документе ДСТУ 4808:2007. Показано, что оценка качества вод по этому документу не соответствует их действительному состоянию. Даны рекомендации по совершенствованию отечественных методик оценки качества вод.
На основе водобалансовых составляющих проведено исследование внешнего водообмена на
крупнейших днепровских водохранилищах с учетом водности года.
В статье приведены графические и аналитические зависимости между гидрометеорологическими показателями в районе Каховского водохранилища для определения испарения с его водной поверхности за период эксплуатации.
Установлены основные тенденции изменения водных ресурсов Украины на основе модели «климат-сток» с использованием ветви сценариев А1В (М10). Представлены карты изолиний коэффициентов увлажнения, средних многолетних величин годового стока и их изменений.
Обоснована и реализована расчетная схема определения возможных отметок воды в Хаджибейском лимане в условиях одновременного прохождения весенних половодий и дождевых паводков редкой вероятности превышения в многолетнем периоде.
Наводится схематизированная оценка гидроэнергопотенциала притоков рек Южного Буга и Днестра в границах Винницкой области.
На основе нового хаос-геометрического подхода, базирующегося на методах теории хаоса и динамических систем, проведено численное моделирование характеристик флуктуационных временных трендов изменения концентраций нитратов в ряде водосборов Малых Карпат.
Проведена статистическая обработка рядов максимальных расходов воды для рек бассейна междуречья Днестр- Прут.
В статье рассматриваются научно-методические основы для создания расчетной методики необходимой для нормирования характеристик максимального стока весеннего половодья и дождевых паводков редкой вероятности превішения на территории Причерноморской низменности.
Выполнены расчеты волновых параметров, пространственного распределения взвеси в прибрежной зоне Черного моря в районе Лузановки, вблизи Куяльницкого лимана.
Проведен анализ особенностей циркуляции вод Черного моря по климатическим данным. Вычислены среднегодовые величины скоростей течений и расходов масс воды в Черном море динамическим методом, а также проведены оценки сезонных максимальных и минимальных переносов. Выявлены периоды активного развития динамических процессов на акватории моря и периоды их ослабления.
По данным наблюдений на уровенных постах показана связь между атмосферными процессами, интенсивностью течений и колебаниями уровня в субтропических зонах Тихого океана. Получено, что изменения интенсивности течений в результате взаимодействия вод океана с атмосферой представляют собой циклический автоколебательный процесс с продолжительностью циклов от 3 до 8 лет. Ключевым моментом цикла (переключателем цикла) является достижение максимально возможного значения уровня в западных частях тропической зоны океана.
Изучается динамика временных изменений концентраций загрязняющих (диоксид азота, серы) атмосферу украинских промышленных городах (Мариуполь) веществ с использованием обобщенных нелинейных методов анализа, прогноза и теории хаоса.
На основе метода теории хаоса выполнен уточненный анализ временных рядов концентраций диоксида серы в г. Гдыня (Гданьский регион) и рассчитан спектр корреляционных размерностей, подтверждающий наличие явления хаоса. Дана оценка предела предсказуемости в методе краткосрочного прогноза.
В рамках уточненной 3-модовой модели кинетических процессов количественно исследован эффект кинетического охлаждения атмосферы при прохождении мощного лазерного излучения через смесь СО2-N2-Н20 атмосферных газов.
На основе метода теории хаоса проведено численное моделирование флуктуационных временных трендов изменения годового стока рек (на примере р.Дунай). Рассмотерна модель краткосрочного прогноза.
В статье описаны основные источники поступления формальдегида в атмосферный воздух больших городов. Рассмотрена временная динамика среднегодовых концентраций формальдегида в атмосфере г. Киева, проанализирован уровень загрязнения данной примесью в разных частях города, установлена повторяемость случаев превышения формальдегидом максимально-разовой и среднесуточной предельно-допустимых концентраций.
Предлагается метод расчета высоты атмосферного пограничного слоя и его внутренних слоев: приземного, динамического и конвективного слоя перемешивания с помощью энергобалансовой модели приземного слоя, созданной для расчета поверхностных турбулентных потоков по данным стандартной метеорологической информации.
На основании данных метеорологических наблюдений и пятидневных наблюдений по снегомерному маршруту за период 1990-2010 годов определено основные характеристики снежного покрова: даты образования и разрушения, высоту и продолжительность залегания, плотность снежного покрова, запас воды в снеге. Проведено сравнительный анализ с данными Климатического кадастра Украины.
Исследовано пространственно-временное распределение засушливых условий в Украине за период 2000-2013 гг. с помощью индексов, которые являются продуктами спутникового зондирования Земли, — нормализованного вегетационного индекса и индекса условий вегетации. Выявлено преобладание весенних засух во всех агроклиматических зонах с максимальной повторяемостью и интенсивностью в восточной Лесостепи. Сравнительный анализ показателей урожайности озимой пшеницы и ярового ячменя с аномалиями вегетационного индекса показал существенное снижение урожая в те годы, когда значения индекса в апреле-июне меньше средних.
Предлагаются схемы районирования полей среднемесячной температуры воздуха на высоте 2 м в северной части Тихого океана, выполненного с помощью Универсального итерационного метода кластеризации данных. Приведен физический и статистический анализ полученных схем кластеризации, имеющий хорошее научное обоснование. Показано, что распределение среднемесячной температуры воздуха имеет в основном зональный характер, с меридиональными отклонениями в районе береговой черты Североамериканского континента.
Рассчитаны и проанализированы интегральные переносы различных видов энергии через боковые границы блокирующего антициклона над территорией Европы.
В статье освещены изменения термического режима в Украине на протяжении последних пятидесяти лет и выявлены его особенности в 2013 году на фоне процессов которые наблюдались в северном полушарии. Определен ранг метеорологических величин 2013 года и их аномалий за последние полвека в Украине и ее регионах. Установлено, что повышение температуры воздуха в Украине практически не вызывает сомнений. 2013 год оказался третьим в рейтинге самих теплых за последние 53 года. Особенностью термического режима 2013 года являются: высокие значения минимальной температуры, продолжительный безморозный период, период вегетации и летний сезон, значительное количество жарких дней и дней с благоприятными условиями для формирования атмосферной засухи. При этом на западе страны он оказался самым засушливым, а на севере — третьим в рейтинге, уступив 2010 и 1996 годам.
Рассматривается сравнительная характеристика термического режима воздуха в Украине на период до 2030 г. Ожидается более раннее наступление дат перехода температуры воздуха через 0, 5, 10 и 15 С весной. Более позднее осенью, общий рост средней температуры, сумм температур, их амплитуд.
Представлені результати дослідження блоку динамічної моделі формування зимостійкості рослинами озимої пшениці у Південному Степу України на прикладі Одеської області. Ідентифіковані параметри блоку моделі формування зимостійкості рослинами озимої пшениці за даними лабораторно-польових експериментальних досліджень динаміки агробіологічних показників. Отримана модель описує процес загартування рослин озимої пшениці під впливом агрометеорологічних умов осіннє-зимового періоду і може використовуватись для прогнозу їх перезимівлі як для конкретного поля, так і для Південного Степу України. Помилка між розрахованими модельними значеннями та фактичними даними, визначеними в ході лабораторно-польових експериментальних досліджень на дату припинення вегетації становить 7%.
Рассматривается изменение агроклиматических условий возделывания винограда в Северном Причерноморье. Выполнена оценка смещения фаз вегетации технических сортов винограда при реализации климатических сценариев. На основе модели формирования продуктивности винограда проводится оценка изменения урожайности в связи с возможным изменением климата.
Дана оценка риска повреждения винограда различных сортов весенними заморозками с использованием модели условной вероятности. Расчеты проведены по данным пяти агрометеорологических станций виноградарской зоны Одесской области.
В статье рассматриваются научно-методические подходы создания расчетной методики для определения характеристик максимального стока небольших рек.
На основании обобщения реальной морфологической и гидрометеорологической информации с водохранилищ Днепровского каскада выявлена и приведена зависимость для определения потерь воды на испарение с их акватории.
На большей части рек бассейна Тилигульского лимана гидрометеорологические наблюдения не организованы. Существующие ряды данных на речке Тилигул трансформированы водохозяйственной деятельностью, что не позволяет оценивать характеристики стока с требуемой точностью. В работе приведены характеристики годового стока и минимального стока, а также внутригодового распределения, рассчитанные по модели “климат-сток” с использованием метеорологической информации.
Обоснована методика определения расчетных характеристик весенних половодий и дождевых паводков редкой вероятности превышения при оценке поступления поверхностных вод в Хаджибейский лиман.
Статья посвящена исследованию качества вод р. Южный Буг в пункте г. Винница по показателям окисляемости (бихроматная, перманганатная окисляемость, цветность, содержание растворенного кислорода) и определению их статистических характеристик. Оценка качества вод выполнена на основании методики комплексной экологической оценки по эколого-санитарным критериям. Использование кривых обеспеченности позволило определить разные уровни обеспеченности качества вод.
В статье рассмотрены различные конечно-разностные схемы при моделировании неустановившейся турбулентной диффузии взвеси в водном потоке в плоской постановке задачи. Выполнен анализ полученных решений, дана оценка погрешности расчетов и оптимизированы параметры сетки. Приводятся рекомендации для выполнения инженерных расчетов.
Уточнены расчетные гидрологические характеристики рек Житомирской области. Установлены временные границы трех полных циклов водности, каждый из которых включает маловодную и многоводную фазу различной продолжительности. Подчеркнута значительная изменчивость норм стока в отдельные фазы, а также периоды. Данные исследований рекомендовано учитывать при выборе сопоставимых периодов для водохозяйственных, гидрохимических и прогнозных гидрологических расчетов.
На основе реальной гидрометеорологической информации за 55 лет эксплуатации водохранилища исследовано влияние дефицита насыщения водяного пара над водной поверхностью для характерных лет на гидрометеорологические показатели Каховского водохранилища.
В статье рассматриваются научно–методические подходы, связанные с обоснованием продолжительности притока воды со склонов в периоды формирования экстремально высоких дождевых паводков и весенних половодий .
В Печорском море, по данным микробиологических съемок в зимние сезоны 2002-2005 гг., выполнен анализ условий формирования обилия доминирующих групп бактерий зимних сообществ планктона. Установлено закономерное изменение показателей обилия разных групп, определяемых градиентом параметров физико-химического комплекса, ориентированного по направлению переноса вод (в Карское море). Выявлены количественные формы связей формирующих показатели обилия доминирующих групп бактерий (xi) для зимних сезонов в виде однородного комплекса экологических факторов, вида: xi = f(Li, H, Bfit).
На основе реанализа данных океанографических наблюдений выявлены общие тенденции долговременных изменений плотностной структуры Черного моря в ХХ веке. Рассматривается характер низкочастотной изменчивости вертикальной стратификации, горизонтальных градиентов плотности и интенсивности геострофической циркуляции для различных слоев моря. Обсуждаются внешние факторы, воздействующие на структуру плотности моря и их относительная роль.
На основании спутниковой информации за период с 2005 по 2011 гг. проанализированы характеристики вихрей, возникающих над материковым склоном в северо-западной и западной частях Черного моря. Вычислено количество генерирующихся вихрей, время их существования и интенсивного развития. Определено положение фронтов и направление переносов вод в наиболее характерных вихрях. Выявлена тесная связь вихревой активности в рассматриваемом регионе с термическим состоянием в предшествующий зимний период и изменчивостью расходов Дуная.