Аналитический отчет о работе МСАРД-2009

Результаты исследований в области атмосферной радиации и динамики, полученные в России, СНГ и некоторых зарубежных странах за последние 2 года, были доложены и обсуждены на 9 секциях Международного Симпозиума стран СНГ "Атмосферная радиация и динамика" (МСАРД-2009), проведенном в Санкт-Петербурге 22-26 июня 2009 г. В симпозиуме участвовало 180 ученых, в том числе 20 – из зарубежных стран. На симпозиуме было представлено 208 докладов о результатах исследований в области атмосферной радиации и динамики.

Доклады на пленарном заседании были посвящены актуальным проблемам физики атмосферы и сделаны ведущими учеными России и зарубежья.

В.П. Мелешко (ГГО, Санкт-Петербург, Россия) рассказал о современных достижениях в создании и использовании численных моделей атмосферы для прогнозирования изменений климата, прежде всего на территории России. Результаты анализа были основаны на моделировании с помощью многочисленных моделей, разработанных в различных научных организациях.

Проблеме минимизации парниковых эффектов изменения климата планеты был посвящен доклад И.Л. Кароля и В.А. Фролькиса (ГГО, СПбГАСУ, Санкт-Петербург, Россия). В докладе было продемонстрировано наличие существенной зависимости требуемой массы искусственно создаваемого аэрозольного облака в стратосфере Земли от микрофизических параметров сернокислого аэрозоля.

Доклад академика Г.С. Голицына (ИФА РАН, Москва, Россия) был посвящен обобщению и объяснению многочисленных эмпирических фактов и закономерностей из различных областей геофизики.

Доклад С.П. Смышляева и В.Я. Галина (РГГМУ, Санкт-Петербург, Россия; ИВМ РАН, Москва, Россия) содержал новые результаты моделирования состояния атмосферы с помощью трехмерно динамико-химической модели атмосферы, созданной в РГГМУ и ИВМ РАН. Результаты исследований показали, что взаимное влияние долгопериодной изменчивости температуры и газового состава атмосферы по разному сказывается в полярных и умеренных широтах.

Доклад сотрудников ИКИ РАН (Москва), представленный А.В. Родиным, содержал описание самосогласованной модели климата Марса и анализу с ее помощью результатов ряда космических экспериментов. Анализ показал наличие крупномасштабной зональной модуляции в распределении водяного пара в атмосфере, а также конденсированной воды в облаках и на подстилающей поверхности.

А.П. Иванов (ИФ НАНБ, Минск, Беларусь) сделал обзор современного состояния сети лидарного зондирования на территории бывшего СССР и перспектив ее развития. Созданная лидарная сеть включает семь стационарных станций в Беларуси, России и Киргизии. В докладе приведены многочисленные примеры научного и прикладного использования международной системы лидаров.

А.М. Шаламянский (ГГО, Санкт-Петербург, Россия) представил результаты 35 лет измерений общего содержания озона на сети Росгидромета с подробной информацией о характеристиках приборов (и их погрешностей), используемых длительное время в России и ряде других стран для измерений содержания озона. Была также подробно описана методика калибровки приборов по международным стандартам и результаты многолетних измерений ОСО.

Г.И. Горчаков (ИФА РАН, Москва, Россия) проанализировал многочисленные экспериментальные исследования, проведенные Институтом физики атмосферы А.М. Обухова РАН за последнее десятилетие на опустыненных территориях в Калмыкии и Астраханской области. Дан подробный анализ разнообразных процессов (динамических, радиационных, электрических и других), определяющих характеристики ветропесочного потока, который трансформирует процессы переноса между атмосферой и подстилающей поверхностью, включая перенос тепла, количества движения, коротковолновой и инфракрасной радиации. Анализировалось влияние минерального аэрозоля на радиационные характеристики атмосферы в различных состояниях атмосферы, изучены особенности аномально высокой электризации ветропесчаного потока.

Л.Н. Юрганов, У.У. Макмиллан (Мэрилендский университет, США), Е.И. Гречко и А.В. Джола (ИФА РАН, Москва, Россия) представили обзор современного состояния проблемы долговременных вариаций содержания метана и угарного газа по спутниковым и наземным измерениям. Обращено внимание на меняющиеся тренды парниковых газов, причины которых до сих пор дискутируются.

Доклад А.Ф. Нерушева (НПО «Тайфун», Обнинск, Россия) и Е.К. Крамчаниновой (НИЦ «Планета», Москва, Россия) был посвящен описанию разработанного авторами метода восстановления динамических характеристик атмосферы по данным зондирования с геостационарных спутников и результатам расчетов полей векторов скорости горизонтального ветра, коэффициента горизонтальной мезомасштабной турбулентной диффузии и завихренности в средней и верхней тропосфере. Приведены оценки точности метода определения указанных динамических характеристик атмосферы путем сравнений рассчитанных значений с данными независимых измерений. Выполнен анализ пространственно-временной изменчивости динамических характеристик атмосферы в зонах струйных течений.

А.А. Кохановский и В.В. Розанов (Бременский Университет, Германия) представили описание оригинальной методики определения параметров облачности в задаче восстановления характеристик газового состава атмосферы. В докладе были освещены как физические принципы разработанной методики, так и результаты интерпретации измерений за весь период работы прибора SCIAMACHY с момента его запуска (2002 г.).

В.В. Асмус и А.Б. Успенский (НИЦ "Планета", Москва, Россия) представили подробную информацию о предложениях от различных организаций по созданию перспективной космической аппаратуры для развития российской космической системы мониторинга параметров атмосферы и поверхности в целях прогноза погоды и исследований климата. Предложенные приборы позволят определять вертикальные профили температуры, влажности, содержания озона и других важных атмосферных газов, различные характеристики облачности и поверхности. Описана также концепция системы спутников с эллиптическими орбитами для постоянного мониторинга полярных районов России и их комплекс зондирующих приборов.

Секция 1 - Спутниковое зондирование атмосферы и поверхности (председатель А.Б. Успенский, НИЦ "Планета", Москва; сопредседатели – проф. В.Е. Куницын, МГУ им. М.В. Ломоносова; д.ф.-м.н. А.Ф. Нерушев, ИЭМ, Обнинск; д.ф.-м.н. О.И. Кораблев, ИКИ РАН, Москва; к.ф-м.н. Л.П. Бобылев, Нансен-центр, СПб).

На Заседании Секции 1 заслушано 15 устных (14 запланированных и 1 дополнительный) и представлено 11 стендовых докладов. Тематика докладов достаточно разнообразна. Условно по направлению исследований их можно разделить на 4 группы: задачи спутникового атмосферного зондирования; дистанционное зондирование параметров океана и ледяного покрова; спутниковые оценки характеристик поверхности суши; спутниковая аппаратура атмосферного зондирования. Сделаем краткий обзор наиболее интересных, на наш взгляд, докладов.

Группа 1. В докладах В.И. Захарова и др., Грибанова К.Г. из Уральского Гос. Университета представлены новые результаты по дистанционному определению концентрации углеродосодержащих газов (диоксид углерода, метан) на основе данных измерений ИК зондировщика AIRS (спутник EOS-Aqua). В докладе А.В. Полякова и др. (СПбГУ, Санкт-Петербург) обсуждаются методические вопросы анализа данных ИК зондировщика ИКФС-2 высокого спектрального разрешения (должен быть установлен на полярно-орбитальном метеоспутнике «Метеор-М» нового поколения) для дистанционного определения параметров атмосферы (профили температуры, влажности, концентрации озона, метана) и подстилающей поверхности (температура, излучательная способность). В докладе А.В. Полякова, Ю.М. Тимофеева (СПбГУ, Санкт-Петербург) представлены новые результаты по оценке общего содержания озона на основе данных аппаратуры SEVIRI (геостационарный метеоспутник MSG).

В докладе Е.В. Заболотских, Л.П. Бобылева (НФ «Нансен-Центр», Санкт-Петербург) обсуждается применение спутниковых данных (измерения оптического и микроволнового диапазонов) для изучения эволюции полярных циклонов.

Из 2-й группы следует выделить доклад Е.А. Морозова и др. (НФ «Нансен-Центр», Санкт-Петербург) об изучении цветности океана (акватория Бискайского залива) по данным оптических сканеров SEAWIFS, MODIS и MERIS. Три доклада специалистов из НФ «Нансен-Центр» (Е.В. Шалина, В.Ю. Александров и др; Н.Ю. Захваткина и др.) посвящены вопросам анализа спутниковых данных для оценки параметров ледового покрова в Арктике.

К третьей группе относится доклад З.П. Старцевой и др. (ИВП РАН, ГУ «НИЦ «Планета», Москва), продемонстрировавший применение данных радиометра AVHRR ИСЗ NOAA для оценки составляющих водного и теплового балансов речного водосбора.

Два доклада представлены по разработке спутниковой аппаратуры дистанционного атмосферного зондирования. Наибольший интерес вызвал доклад Ф.С. Завелевича с соавторами (ФГУП «Центр Келдыша», Москва), сделанный по просьбе Оргкомитета и Симпозиума и посвященный калибровке данных перспективного отечественного ИК- зондировщика ИКФС-2. Указанный прибор (Инфракрасный Фурье-спектрометр) по своим характеристикам подобен зарубежным зондировщикам (типа AIRS, IASI) и подготавливается в настоящее время к установке на борт КА «Метеор-М» № 2.

Стендовые доклады Секции 1 также разнообразны по тематике. Отметим доклады СПбГУ по параметризации спектров уходящего теплового излучения (Я.А. Виролайнен и др.) и определению параметров стратосферного аэрозоля на основе измерений рассеянного солнечного излучения лимба (С.Г. Симакин и др.). Представляют интерес также доклады ГУ «НИЦ «Планета» об оценках температуры суши по данным геостационарных ИСЗ (В.И. Соловьев и др.) и экспериментах по дистанционному определению концентрации диоксида углерода и метана в тропосфере (А.В. Кухарский и др.)

Подведем итоги. В целом, заседания Секции № 1 прошли успешно, к большинству докладов проявлен интерес, имело место активное обсуждение. По результатам обсуждений можно констатировать достаточно высокий уровень исследований по методам спутникового зондирования коллективов и групп НИУ Москвы, Санкт-Петербурга, Екатеринбурга. Как и ранее, абсолютное большинство исследований базируется на информации зарубежных ИСЗ. Поэтому заметный интерес вызвали доклады, посвященные созданию аппаратуры Достаточно высокий уровень научно-методических работ, продемонстрированный в большинстве докладов, позволяет ожидать быстрой адаптации методов и технологий дистанционного зондирования к информации перспективных отечественных ИСЗ. С этой точки зрения проведение конференций и симпозиумов, подобных МСАРД-2009, несомненно является полезным.

Секция 2 - Дистанционное зондирование атмосферы и подстилающей поверхности в различных областях спектра (председатель - проф. Ю.М. Тимофеев, СПбГУ, Санкт-Петербург; сопредседатели - д.ф.-м.н. В.Н. Арефьев, ИЭМ, Обнинск; д.ф-м.н. Г.Г. Щукин, ГГО, Санкт-Петербург; д.ф-м.н. Б.Г. Кутуза, ИРЭ РАН, Москва; д.ф-м.н. А.В. Троицкий, НИРФИ, Н.-Новгород).

В докладе сотрудников ФИ РАН (Е.П. Кропоткина и др.) были представлены результаты мониторинга вертикальных профилей содержания озона над Москвой в холодный период 2008-2009 гг. Особенностями в распределении озона в этот период были наблюдавшиеся понижения содержания озона, которые достигали 1.4-1.5 раз по сравнению со средними значениями. Объяснение этих явлений связано со значительными изменениями в динамике атмосферы, обусловленными проникновением на широты Москвы воздуха полярного вихря. Результаты наземных измерений сопоставлялись также с данными спутникового зондирования озона.

Доклад А.В. Поберовского и др. (СПбГУ, Санкт-Петербург) был посвящен первым в России результатам одновременных определений общих содержаний ряда важных атмосферных газов. Эти данные были получены на основе измерений спектров прямого солнечного ИК излучения с высоким спектральным разрешением. Интерпретация измерений осуществлялось с помощью международной программы SFIT2, а также разработанных оригинальных программ. Были приведены временные зависимости в содержании ряда тропосферных (СО, CH4, HNO3, фреоны и т.д.) и стратосферных (HCl, HF) газов. Показано, что ряд вариаций содержаний этих газов обусловлен изменением динамики атмосферы. Приведены также сравнения результатов определения общих содержаний СО и CH4 с помощью спектров солнечного излучения высокого и среднего спектрального разрешения.

Доклад А.С. Елохова и А.Н. Груздева (ИФА РАН, Москва) Многолетние наблюдения двуокиси азота в стратосфере и тропосфере) был посвящен описанию методики интерпретации спектров рассеянного солнечного излучения, измеряемых на Звенигородской научной станции, для получения вертикальных профилей содержания двуокиси азота. Ряд данных измерений (с 1990 года) анализировался на предмет наличия временной изменчивости NO2 на разных временных масштабах, включая суточные вариации, годовой ход, воздействия 11-летнего цикла солнечной активности, а также многолетнего тренда. По результатам измерений на ЗНС проведена также валидация спутниковых измерений двуокиси азота с помощью прибора OMI.

В докладе сотрудников ИПМ РАН, ИФА РАН, РНЦ “Курчатовский институт” (О.В. Николаева и др.) была описана новая приближенная методика интерпретации наземных измерений спектров солнечного излучения для получения общего содержания двуокиси азота, основанная на модификации двухпотокового приближения теории переноса излучения. Приведены потенциальные погрешности предложенной методики.

Сотрудники ИФА РАН (В.С. Ракитин и др.) представили результаты измерений содержания окиси углерода в центре Москвы в период 2005-2008 гг. с помощью спектроскопической методики. Для анализа полученных результатов использовались также данные измерений на фоновой станции в Звенигороде. Осуществлялись также непрерывные измерения параметров атмосферного пограничного слоя с помощью акустического локатора-содара ЛАТАН-3. Сравнения результатов измерений с более ранними данными (1993-2005 гг.) показали, что в целом общее содержание окиси углерода в Москве не увеличилось, несмотря на более чем трехкратное увеличение числа автомобилей.

В ряде докладов (Э.И. Терез и др., КАО, Украина; А.Ю. Лопатин и др., А.В.Малинка и др., ИФ НАНБ, Беларусь; У. Уондингер, Й. Шмидт, Лейпциг, Германия; А.Д. Егоров и др.. РГГМУ, Санкт-Петербург) подробно рассмотрены и проанализированы новые и усовершенствованные подходы к определению оптических и микрофизических параметров аэрозолей и облаков с помощью различных пассивных и активных дистанционных методов.

Сессия стендовых докладов был представлена результатами различных экспериментальных исследований и методических разработок. Большое количество сообщений было посвящено изучению газового состава атмосферы в различных регионах России и стран СНГ. Были представлены результаты измерений общих содержаний СО, NO2, озона, СО2 и т.д. с помощью методов прозрачности и рассеянного солнечного излучения в Обнинске, Санкт-Петербурге, Звенигороде и Кыргызстане. Ряд докладов был посвящен исследованиям оптических и микрофизических характеристик атмосферного аэрозоля. В методических исследованиях были изучены возможности многоволновых лидаров для определения содержаний малых газовых составляющих атмосферы, влияние облачности на результаты определения газового состава, а также динамики атмосферы на временные вариации содержания СО и NO2.

Секция 3 - Теория переноса излучения (сопредседатели – с.н.с. Л.П. Басс, ИПМ РАН, Москва; проф. Ю.Н. Пономарев, ИОА СО РАН, Томск; в.н.с. В.М. Осипов, НИИКИ ОЭП, Сосновый Бор; в.н.с. Е.П. Зеге, Институт Физики НАНБ, Минск).

На заседаниях секции были представлены доклады сотрудников научных центров Москвы, Санкт-Петербурга, Минска, Томска, Новосибирска, Владивостока, Волгограда. Большинство докладов было посвящено усовершенствованию основной модели переноса излучения – стационарному и нестационарному уравнению переноса без учета и с учетом поляризации.

Рассматривались вопросы разрешимости краевых задач для уравнения переноса излучения с обобщенными условиями сопряжения, которые учитывают, в частности, преломление световых потоков на границе раздела сред с разными показателями преломления (доклад И.В. Прохорова, ИПМ ДВО РАН, Владивосток) и аналитические методы получения асимптотических решений методами редукций общих соотношений инвариантности (доклад Н.Н. Роговцова, БНТУ, Минск, Беларусь).

Сотрудники ИФ НАНБ Э.П. Зеге и др. (Минск, Беларусь) и Мюнхенского института математики (Германия) У.Г. Оппель и М. Хиршбергер представили аналитическое решение задачи обратного рассеяния поляризованного узкого пучка света от многократно рассеивающей среды.

В докладах были продемонстрированы результаты использования различных вариантов двух основных численных методов решения уравнения переноса на скалярных и параллельных ЭВМ: метод Монте-Карло (доклады О.В. Постылякова, ИФА РАН, Москва; Б.А. Каргина и др., ИВММГ СО РАН, Новосибирск; Т.Б. Журавлевой (ИОА СО РАН, Томск) и А.А. Кохановского (Бременский университет, Германия) и сеточный метод (доклад сотрудников ИПМ РАН (Николаева О.В., Басс Л.П.), Германского Бременского университета (А.А. Кохановский) и НЦ "Курчатовский институт" (В.С. Кузнецов).

Сравнительный анализ современных моделей переноса излучения в атмосфере с молекулярным поглощением выполнен в докладе К.М. Фирсова (ВГУ, Волгоград, Россия) и Т.Ю. Чесноковой, Ю.В. Ворониной (ИОА СО РАН, Томск), где также рассмотрены математические аспекты учета неоднородности атмосферы и перекрытия полос поглощения газов.

И.Л. Кацев и др. (ИФ НАНБ, Беларусь) продемонстрировали быстрый способ расчета параметров метода k-distribution для произвольных спектральных каналов спутниковых оптических инструментов. Сотрудники МЭИ (В.П. Будак) и МГУ (Я.А. Илюшин) представили эффективный метод расчета световых полей в плоском слое мутной среды с произвольным законом рассеяния.

В докладах на секции были также исследованы оптические эффекты на границах облако-аэрозоль (доклад сотрудников ИПМ РАН (Николаева О.В., Басс Л.П.), Германского Бременского университета (А.А. Кохановский) и НЦ "Курчатовский институт" (В.С. Кузнецов)), атмосфера-океан (доклад С.В. Коркина и В.П. Будак, МЭИ, Москва) и при отражении от шероховатой поверхности снежного покрова (доклад Т.Б. Журавлевой, ИОА СО РАН, Томск и А.А. Кохановского, Бременский университет, Германия).

Новые разработанные и усовершенствованные методики, представленные в докладах на 3 секции, применяются авторами при решении конкретных задач дистанционного зондирования, и результаты их использования были доложены на заседаниях других секций МСАРД-2009.

По результатам заседаний были определены возможные перспективные направления дальнейших исследований в области переноса излучения и использования результатов в прикладных целях:

-     развитие быстрых специализированных методов решения уравнения переноса;

-     дальнейшее развитие параллельных алгоритмов решения уравнения переноса методом Монте-Карло и сеточным методом на современных терафлопных супер-ЭВМ;

-     валидация решений обратных задач.

Секция 4 - Взаимодействие радиации с облаками и аэрозолем (сопредседатели – проф. Г.И. Горчаков, ИФА РАН, Москва; д.ф-м.н. А.Г. Петрушин, ИЭМ, Обнинск).

В докладах, представленных на 4-ю секцию, приведены результаты исследований свойств и процессов трансформации приземного аэрозоля, радиационных характеристик аэрозоля в толще атмосферы, радиационного режима аэрозольной атмосферы, охарактеризованы достижения в области пассивной оптической, лазерной и спутниковой диагностики атмосферного аэрозоля; изложены результаты исследований переноса радиации в облачной атмосфере, в том числе для ледяных кристаллов и смешанных облаков; описаны модели радиационных характеристик облаков и оценено влияние вариаций микроструктуры облаков на энергетику облачности; продемонстрированы возможности восстановления метеорологических параметров по данным спутникового мониторинга облачности, обсуждаются возможности диагностики процессов в кучево-дождевых облаках; анализируются возможности современных моделей переноса и трансформации аэрозольных и газовых примесей для оценки качества воздуха на урбанизированных территориях; рассмотрена комплексная математическая модель, позволяющая воспроизвести пространственно-временную изменчивость газовых примесей и аэрозоля.

Большое количество докладов на секции было посвящено исследованию свойств аэрозоля различными методами и разработке новых и усовершенствованных методик определения его характеристик.

В докладах сотрудников ИФА РАН приведены результаты спектрополяриметрических исследований микрофизических характеристик приземного аэрозоля в Подмосковье (А.А. Исаков) и в г. Пекине (А.С. Емиленко). Детально изучены гигроскопические свойства аэрозоля и процессы смогообразования. Измерены вертикальные турбулентные потоки субмикронного и грубодисперсного аэрозоля с опустыненной территории (А.В. Карпов и др., ИФА РАН; Г.А. Курбатов, МГУ). Проанализированы закономерности временной изменчивости концентрации сажевого аэрозоля (В.М. Копейкин, ИФА РАН). Проанализирована возможность определения микрофизических характеристик аэрозоля по данным трассовых и нефелометрических измерений (C.А. Терпугова и др., ИОА СО РАН). Разработан высокочувствительный дифференциальный метод анализа гигроскопических свойств аэрозоля и на основе данных измерений разработана гипотеза о возможности образования частиц с аморфной и кристаллической структурой при конденсационной трансформации (Е.Ф. Михайлов и др., СПбГУ, Санкт-Петербург). Разработана усовершенствованная модель радиометрического фотофореза атмосферного аэрозоля (С.А. Береснев, УГУ, Екатеринбург).

Сотрудниками ИОА СО РАН (С.М. Сакерин и Д.М. Кабанов) с коллегами из Уссурийской астрофизической обсерватория ДВО РАН (Г.И. Корниенко), Института промышленной экологии ДВО РАН (В.А. Поддубный) и Центра космических полетов Годдарда (А.В. Смирнов) выполнены исследования временной и пространственной изменчивости спектральной прозрачности в Западной Сибири. Усовершенствованы методы восстановления микрофизических характеристик аэрозоля в толще атмосферы по данным измерений с помощью солнечных фотометров (М.А. Свириденков, ИФА РАН, Москва; И.М. Насртдинов, ИОА СО РАН, Томск), в том числе, в условиях малооблачной атмосферы (Т.В. Бедарева и др., ИОА СО РАН, Томск). Изучены вариации радиационного режима аэрозольной атмосферы (И.А. Горчакова и И.И. Мохов, ИФА РАН, Москва; А.Н. Рублев, РНЦ «Курчатовский институт», Москва) и термический режим атмосферы во время полного солнечного затмения (Г.А. Курбатов, МГУ, Москва; Г.И. Горчаков и А.В. Карпов, ИФА РАН, Москва; Е.Н. Кадыгров и Е.А. Миллер, ЦАО, Москва). Предложена модель микроструктуры аэрозоля, согласующаяся с результатами лидарного зондирования и локальных измерений (А.Д. Егоров и др., РГГМУ, Санкт-Петербург). Предложена модель оптических характеристик неоднородных несферических частиц (В.Б. Ильин и др., СПбГУ, Санкт-Петербург). Разработан эффективный алгоритм восстановления аэрозольной оптической толщины и альбедо подстилающей поверхности по данным спутникового мониторинга (И.Л. Кацев и др., ИФ НАНБ, Минск, Беларусь; А.А. Кохановский, Германский Бременский университет).

Большое количество докладов на секции было посвящено исследованию облаков. Разработаны модели радиационных характеристик смешанных облаков (А.Г. Петрушин, Институт атомной энергетики, Обнинск), экспериментально исследованы радиационные режимы нижнего слоя атмосферы при различных формах облачности и изучены вариации освещенности для различных типов облаков (А.В. Артюхов и др., НПО «Тайфун», Обнинск). Разработана методика расчета ослабления света в облачной атмосфере (В.М. Осипов и Н.Ф. Борисова, ФГУП НИИКИ ОЭП, Сосновый бор). Изучено влияние вариаций микроструктуры облаков и газового состава атмосферы на радиационную энергетику облаков (Л.Р. Дмитриева-Арраго и др., Гидрометеоцентр России). Разработана модель оптических характеристик облаков, содержащих горизонтально ориентированные частицы (А.В. Бурнашов, ИОА СО РАН, Томск). Разработана информационно-аналитическая система идентификации облаков, облачных скоплений и дымовых факелов для диагностики метеорологических параметров (О.А. Дубровская и И.А. Пестунов, ИВТ СО РАН, Новосибирск; В.М. Мальбахов, ИВММГ СО РАН, Новосибирск; А.И. Сухинин, Институт леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, Красноярск). Проанализированы результаты комплексных исследований кучево-дождевых облаков и выполнено численное моделирование динамики кучево-дождевого облака (Т.В. Краус и др., ГГО, Санкт-Петербург). Проанализированы возможности оценки загрязнения атмосферного воздуха органическим аэрозолем и некоторыми органическими соединениями с помощью используемых в США современных моделей переноса и трансформации аэрозоля (С. Напеленок, Агентство охраны окружающей среды, США).

Разработана комплексная математическая модель, позволяющая описывать динамику атмосферных процессов, перенос и диффузию газовых примесей и аэрозоля, трансформацию газового аэрозольного состава атмосферы, включая эволюцию аэрозолей в зонах горения и образование облачности при лесных пожарах (А.Е. Алоян, В.О. Арутюнян, ИВМ РАН, Москва).

Секция 5 - Радиационная климатология и радиационные алгоритмы в моделях прогноза погоды и климата (председатель – д.ф.-м.н. О.М. Покровский, ГГО, Санкт-Петербург); со-председатели – член-кор. РАН И.И. Мохов, ИФА РАН, Москва; д.ф-м.н. Л.Р. Дмитриева, Гидрометцентр, Москва; д.г.н. Н.Е. Чубарова, МГУ, Москва; д.ф-м.н. Б.А. Фомин, ЦАО, Москва; к.ф-м.н. П.В. Спорышев, ГГО, Санкт-Петербург.

Всего на заседаниях секции было заслушано 13 устных докладов; были также сделаны краткие сообщения по четырем стендовым докладам.

Наряду с российскими докладами, были представлены два доклада из Украины и доклад из Эстонии.

На первом заседании секции было представлено 6 докладов.

В докладе Е.В. Горбаренко и Г.М. Абакумовой (МГУ, Москва) «Тенденции многолетней изменчивости радиационного баланса, его составляющих и факторов, определяющих их изменчивость, в Москве» обсуждались многолетние вариации радиационного баланса, его составляющих, а также причины, вызывающие изменчивость этих характеристик за 50 лет с 1958 по 2007 г.

Доклад, подготовленный Е.И. Незваль и Н.Е. Чубаровой (МГУ, Москва) совместно со швейцарскими коллегами (Groebner J., Ohmura A.) был посвящен особенностям длинноволнового нисходящего излучения атмосферы в Москве. В нем анализировались первые результаты высокоточных наблюдений длинноволнового нисходящего излучения, показана его связь с некоторыми метеорологическими факторами, а также его высокая чувствительность к количеству облаков нижнего яруса, что дает возможность восстанавливать эту характеристику по данным измерений длинноволнового нисходящего излучения.

В докладе О. Окулова и др. («Всемирное потемнение/осветление и прозрачность толщи атмосферы, 1906-2007 гг.»), представленном от 10 различных институтов Эстонии, России, Украины и США, рассматривались многолетние вариации характеристик прозрачности атмосферы в Европе за 20 век, полученные в широтном поясе 44-60 с.ш. Показаны схожие тенденции изменений характеристик прозрачности, влияние на них вулканической активности, а также некоторое уменьшение аэрозольной мутности в последнее десятилетие.

В докладе Л.С. Рыбченко (УкрНИГМИ, Киев, Украина) анализировались особенности поступления солнечной радиации в Украине в последние десятилетия. Были также рассмотрены тренды прямой, рассеянной, суммарной радиации и альбедо поверхности в разных регионах Украины.

Региональным исследованиям был посвящен доклад сотрудников ГГО (Е.Л. Махоткина) и МГУ (О.А. Шиловцева и Ф.А. Романенко) «Многолетний режим солнечной радиации и температуры на Кольском полуострове», в котором рассматривались особенности межгодовых вариаций радиационного режима и метеорологических параметров на Кольском полуострове.

Далее был заслушан доклад П.В. Спорышева и др. (ГГО, Санкт-Петербург), посвященный исследованию влияния радиационных факторов на климатические изменения на территории России, в котором на основе ансамблевых расчетов оценивалось влияние парниковых газов на климатические изменения на территории России.

О.М. Покровский (ГГО, Санкт-Петербург) сделал обзорный доклад, посвященный оценкам связей межгодовой изменчивости приходящей солнечной радиации и основных климатических индексов за период инструментальных наблюдений, в котором автор показал сложность и неоднозначность некоторых результатов измерений и их объяснений только на основе антропогенной теории увеличения эмиссий парниковых газов.

На втором заседании было представлено 7 устных докладов.

О.А. Шиловцева, Е.А. Балдина (МГУ, Москва) посвятили свой доклад анализу климатических ресурсов естественной освещенности на территории Российской Федерации.

Пространственное распределение аэрозольных характеристик атмосферы над Европой и его эффекты на УФ радиацию рассматривались в сообщении Н.Е. Чубаровой (МГУ, Москва). Н.Е. Чубарова также сделала доклад "Оценки городского аэрозольного загрязнения по данным CIMEL в Москве и Звенигороде и его радиационные эффекты". Дневная динамика аэрозольной оптической толщины атмосферы и радиационного форсинга аэрозоля в средних летних условиях Сибири обсуждалась в сообщении Т.Б. Журавлевой и др. (ИОА СО РАН, Томск). Т.К. Скляднева и др. (ИОА СО РАН, Томск) представили доклад "Вариации ультрафиолетовой радиации в районе Томска". Влияние солнечной активности на скорость распада р/а атомов и радиационный баланс Земли рассматривалось в сообщении Г.А. Никольского и Э.О. Шульца (СПбГУ, Санкт-Петербург).

В конце были заслушаны краткие сообщения по стендовым докладам Е.В. Горбаренко и Г.М. Абакумовой "Радиационный баланс в Москве по наблюдениям за 50 лет", Н.Е. Чубаровой и В.С. Партола "Реконструкция УФ индексов в Москве за последние 50 лет", Л.С. Рыбченко и С.В. Савчук "Колебания продолжительности солнечного сияния в Украине", а также Б.А. Фомина и В.А. Фалалеевой "Эталонные расчёты для проверки радиационных блоков климатических моделей в 2009 году". Постеры этих докладов были представлены в фойе и активно обсуждались после окончания секции.

Секция 6 - Натурные исследования радиационных характеристик атмосферы и поверхности (председатель – д.ф-м.н. Ю.А. Борисов, ЦАО, Долгопрудный; сопредседатели – проф. Н.Ф. Еланский, ИФА РАН, Москва; к.ф-м.н. Е.И. Гречко, ИФА РАН, Москва; к.ф.-м.н. В.П. Юшков, МГУ, Москва).

На заседаниях секции были представлены доклады, посвященные описанию аппаратуры для дистанционного определения характеристик атмосферы, методикам и результатам измерений и оценкам их погрешностей.

Сотрудники ИФ НАНБ Беларуси (А.П. Иванов и др.) представили доклад, посвященный описанию созданного нового лидарного комплекса, включающего многоволновую лидарную систему с Рамановскими каналами (МЛС-Р) и систему измерения высотного распределения озона в интервале 1-40 км. Для МЛС-Р разработаны: многоволновой излучатель, многоканальная оптическая приемная система и фотоприемные модули. Приведены параметры системы. Схема обеспечивает регистрацию аэрозольного рассеяния, а также Рамановского рассеяния азотом и парами воды. Для зондирования озона в стратосфере использован озоновый лидар, а для зондирования в тропосфере – ВКР–лазер. Для одновременного зондирования озонного и аэрозольного слоя сформирована комплексная передающая система, обеспечивающая излучение на 5 длинах волн. На рассмотренных комплексах проведены натурные измерения.

А.А. Соломатникова и А.М. Шаламянский (ГГО, Санкт-Петербург) представили методику инструментальной оценки влияния облачности при автоматизированных измерениях общего содержания озона разработанным в ГГО УФ озонным спектрометром, который регистрирует спектральный состав УФР, приходящей от зенита ясного или облачного неба. При автоматизированных измерениях общего содержания озона (ОСО), когда привлечение визуальных оценок облачности невозможно, для оценки влияния облачности используется участок зарегистрированного спектра УФР вне полосы поглощения озона. Крутизна спектрального хода на этом участке определяет степень влияния облачности, оценка экстраполируется на область поглощения озона как «поправка на облачность» при расчете ОСО. Приведены результаты апробации метода.

И.В. Якименко и др. (Военная академия ПВО ВС РФ, Смоленск) предложен способ обнаружения тепловых объектов на атмосферном фоне, который использует отличие спектров излучения точечного объекта от протяженного, более холодного фона. Спектральная плотность излучения оценивается на основе анализа нормированных коэффициентов взаимной корреляции для строк (столбцов) цифрового массива фоноцелевого изображения. Присутствие теплового объекта снижает коэффициент взаимной корреляции, что предлагается считать признаком строк и столбцов, в которых находится изображение цели. Полученные бинарные изображения тепловых объектов позволяют определять их угловые координаты, количественные и другие характеристики, что приводит к увеличению информационной способности и простоте эксплуатации теплопеленгатора. 

Погрешности прямого измерения длинноволнового радиационного притока тепла в приземном слое оценены в докладе А.А. Елисеева и Д.В. Румянцева (ГГО, Санкт-Петербург) на основе численного эксперимента. Выполнено сравнение значений длинноволнового радиационного притока тепла, рассчитанного для спектрофонов с различным содержанием водяного пара и углекислого газа в лучеприемнике при различных условиях в атмосфере, относительно квазиидеального приемника. Различие имитировалось слоем воздуха от 1 см до 200 м, содержащего водяной пар и углекислый газ, между источником излучения и приемником. Наиболее значительная компонента погрешности вызвана нелинейностью поглощения радиации в центрах сильных линий и пропорциональна содержанию поглощающего газа в лучеприемнике. Другие компоненты погрешности вызваны различием температуры и атмосферного давления в лучеприемнике и в окружающем воздухе, а также селективностью оптических окон.

В докладе сотрудников ИОА СО РАН (В.В. Полькин и др.) и ИО РАН (Л.П. Голобокова и др.) представлены результаты исследования атмосферного аэрозоля в 29-м рейсе НИС "РИФТ" осенью 2008 г. в северной части Каспийского моря на основе более 500 серий измерений. Приведены результаты анализа характеристик приводного аэрозоля в двух экстремальных условиях - высокой прозрачности и плотной дымки.

Секция 7 – Характеристики волн, макроциркуляция и динамические взаимодействия в атмосферах Земли и других планет (председатель – д.ф.-м.н. А.И. Погорельцев, РГГМУ, Санкт-Петербург; сопредседатель – д.ф.-м.н. Н.М. Гаврилов, СПбГУ, Санкт-Петербург).

Всего на заседаниях секции было заслушано 16 устных докладов; были также сделаны краткие сообщения по стендовым докладам.

В докладе В.И. Мордвинова и др. (ИСЗФ СО РАН, Иркутск) обсуждалась пространственная структура крутильных колебаний – вариаций средней зональной скорости в тропосфере с характерным временем порядка 15 суток. Были отмечены следующие особенности таких колебаний: чаще всего крутильные колебания возникают в узкой приполярной области, траектории колебаний прослеживаются в обоих полушариях и при пересечении полярнофронтовых зон крутильные колебания вызывают вариации индексов Арктической и Антарктической осцилляций.

Доклад, представленный П.Н. Варгиным и др. (ЦАО, Долгопрудный), был посвящен детальному анализу динамических процессов, наблюдаемых в тропосфере и стратосфере Арктики в течение зимних сезонов 2002-03 и 2004-05 гг. Было показано, что наиболее сильное внезапное стратосферное потепление в январе 2003 года может быть обусловлено двумя волновыми пакетами, возникающими в тропосфере низких широт в областях с сильной конвекцией над юго-восточной Азией и центральной частью Тихого океана.

Результаты моделирования средней атмосферы с помощью новой версии модели ИВМ РАН с высоким пространственным разрешением были представлены в докладе Д.В. Кулямина и В.П. Дымникова (ИВМ РАН, Москва). Было показано, что увеличение пространственного разрешения позволило успешно воспроизвести квазидвухлетние колебания стратосферной циркуляции и полугодовые колебания мезосферной циркуляции с характеристиками, близкими к наблюдаемым.

Аналитические решения задачи о структуре захваченных инерционно-гравитационных волн для треугольной струи и гиперболического сдвига скорости, а также одного из вариантов задачи Иди о неустойчивости геострофического потока с постоянными вертикальным и горизонтальным сдвигами, были представлены в двух докладах М.В. Калашника (НПО "Тайфун", Обнинск).

В докладе Н.П. Переваловой и др. (ИСЗФ СО РАН, Иркутск) были рассмотрены возможности регистрации реакции ионосферы на мощные метеорологические возмущения (циклоны) с помощью сигналов радионавигационной системы GPS. Показано, что при исследовании влияния циклонов на ионосферу целесообразно объединять статистический анализ состояния ионосферной плазмы с детальным рассмотрением динамики ионосферных параметров. Проанализированы признаки выделения колебаний полного электронного содержания, обусловленных мощными циклонами, на фоне возмущений, вызванных другими гелио и геофизическими источниками. 

Результаты моделирования процесса воздействия атмосферных термических приливов и приливных возмущений на фоновую циркуляцию и фоновую температуру в средней атмосфере Земли с использованием разработанной авторами нестационарной модели атмосферных термических приливов были представлены в докладе А.А. Гаврилова и А.П. Капицы (МГУ, Москва). Проанализированы возможности построенной глобальной модели атмосферных приливов по исследованию гидродинамической неустойчивости зональных движений в тропосфере.

Характеристики полусуточного прилива, а также высокие (короткопериодные) гармоники солнечных приливов на основе анализа вариаций интенсивности эмиссий и вращательных температур ночных свечений гидроксила и молекулярного кислорода были рассмотрены в докладах П.П. Аммосова и Г.А. Гаврильева (ИКФИА СО РАН, Якутск) и Н.В. Карпова и др. (СПбГУ, Санкт-Петербург).

Следует отметить активное участие в работе секции молодых ученых, аспирантов и студентов, ими были представлены следующие доклады: Е.Н. Савенкова и А.И. Погорельцев (РГГМУ, Санкт-Петербург) «Межгодовая изменчивость сроков весенней перестройки циркуляции стратосферы»; М.М. Смирнова и др. (МГУ, Москва) «Точность описания характеристик атмосферного пограничного слоя в региональной модели по данным дистанционных наблюдений»; Е.В. Девятова и др. (ИКФИА СО РАН, Якутск) «Вариации вихревой активности атмосферы при разных уровнях солнечной активности и разных фазах квазидвухлетней осцилляции в стратосфере»; Е.В. Суворова и А.И. Погорельцев (РГГМУ, Санкт-Петербург) «Генерация немигрирующих атмосферных приливов за счет долготных неоднородностей озона и нелинейного взаимодействия мигрирующих приливов со стационарной планетарной волной»; Б.Ю. Крысанов и В.Е. Куницын (МГУ, Москва) «Моделирование генерации АГВ в верхней атмосфере объемными и поверхностными источниками»; А.В. Коваль и Н.М. Гаврилов (СПбГУ, Санкт-Петербург) «Параметризация стационарных орографических волн для использования в численных моделях динамики атмосферы»; А.А. Власов и др., (Финский метеорологический институт, Хельсинки, Финляндия) «Изучение внутренних атмосферных гравитационных волн при помощи EISCAT Svalbard Radar».

В конце заседаний были заслушаны краткие сообщения по стендовым докладам: А.А. Гаврилов и А.П. Капица (МГУ, Москва) «Численная модель нелинейного взаимодействия крупномасштабных волновых и мелкомасштабных стохастических (молекулярных) движений в средней атмосфере Земли»; Н.Н. Перцев и др. (ИФА РАН, Москва) «Гравитационные волны области мезопаузы по данным спектрофотометрических измерений и численного моделирования»; И.И. Колтовской и др. (ИКФИА СО РАН, Якутск) «Наблюдения короткопериодических волн камерой всего неба в инфракрасном свечении ОН над Якутском». Постеры этих докладов были представлены в фойе и активно обсуждались после окончания секции.

Секция 8 – Структура и состав средней и верхней атмосферы Земли и других планет (председатель – д.ф.-м.н. С.П. Смышляев, РГГМУ, Санкт-Петербург; сопредседатели – д.ф.-м.н. А.И. Семенов, ИФА РАН, Москва; к.ф.-м.н. А.М. Задорожный, НГУ, Новосибирск; к.ф.-м.н. В.А. Юшков, ЦАО, Долгопрудный; к.ф.-м.н. А.О. Семенов СПбГУ, Санкт-Петербург).

Программа секции включала 11 устных и 13 стендовых докладов. Основные направления докладов:

-     экспериментальные исследования структуры и состава Земной атмосферы;

-     теоретические исследования структуры и состава атмосферы Земли;

-     структура и состав атмосфер других планет.

Наибольшее внимание в работе секции было уделено влиянию естественных и антропогенных возмущений на состав и структуру атмосферы. Так, в трех докладах (К.Н. Вишератин и А.В. Шилкин, НПО «Тайфун», Обнинск; А.И. Семенов и Н.Н. Шефов, ИФА РАН, Москва; А.Н. Груздев, ИФА РАН, Москва с коллегами из Германии и США) рассматривалось влияние солнечной активности на содержание атмосферного озона и температуру стратосферы и мезосферы. Продемонстрировано, что среднегодовой отклик температуры (положительный или отрицательный) на изменение солнечной активности становится заметным только выше 50 км для низких широт, на средних широтах выше 70 км и на высоких широтах проявляется на высотах стратосферы и нижней мезосферы. Показаны влияние как 11-летнего, так и 27 дневных циклов солнечной активности на содержание атмосферного озона и температуру средней атмосферы. Продемонстрированы важность динамических процессов и нелинейных обратных связей в отклике атмосферы на изменение солнечной активности.

Результаты анализа наземных, спутниковых и самолетных измерений (С.М. Хайкин и др., ЦАО, Долгопрудный; А.А. Черемисин и др., СФУ, Красноярск) показали, как происходит осушение и перемешивание воздушных масс в области холодной тропической тропопаузы, важность учета вертикального ветра в моделях переноса стратосферных аэрозолей, направленность долгопериодных трендов изменения температуры стратосферы и общего содержания озона.

Существенное внимание в работе секции было посвящено анализу статистических характеристик изменения состава и структуры атмосферы. Проведено обсуждение пространственно-временных вариаций фаз основных колебаний общего содержания озона (ОСО) (К.Н. Вишератин и Н.И. Сизов, НПО «Тайфун», Обнинск). Показано, что фаза максимума квазидесятилетних колебаний сравнительно быстро смещается в пространстве за промежуток около полугода от северного полюса к тропикам, почти стабильна в тропическом поясе и далее, примерно через 2.5 года, достигает южного полюса, т.е. цикл смещения фазы максимума квазидесятилетних колебаний от полюса до полюса отличается от полупериода колебаний, равного в среднем 5.4 лет. Максимумы амплитуды этих колебаний сосредоточены в высоких широтах обоих полушарий. Обсуждена возможная связь вариаций фазы основных колебаний поля ОСО с асимметрией северного и южного полушарий и сезонным ходом солнечной инсоляции. Показано, что модуляция изменчивой во времени структуры короткопериодных колебаний активности Солнца стабильной во времени периодичностью обращения Луны может порождать модуляционные колебания, близкие к наблюдаемым в рядах общего содержания озона и экваториального стратосферного ветра.

В анализе долгопериодных изменений содержания озона над территорией России (А.М. Звягинцев, ЦАО, Долгопрудный) показано, что в западных и восточных регионах РФ многолетние вариации ОСО между собой существенно различались. Сопоставление вариаций поля ОСО с макромасштабными синоптическими процессами в верхней тропосфере и нижней стратосфере позволило выявить устойчивую взаимосвязь между ними в любом временном масштабе. Связь расположения участков поля с высоким или низким содержанием озона с ложбинами и гребнями поля геопотенциала на уровнях 200-300 гПа оказалось настолько тесной, что ее можно было использовать для контроля за качеством измерений ОСО на станциях. При необходимости эти связи могут быть использованы для краткосрочного прогноза поля озона. С другой стороны, процесс сезонных изменений в поле озона над умеренными и полярными широтами Северного полушария можно проследить, сопоставляя их с расположением в нижней стратосфере двух основных высотных образований - циркумполярного вихря и высотного тихоокеанского антициклона.

Предложена новая параметризация коэффициента молекулярной теплопроводности термосферы (А.О. Семенов и Г.М. Швед, СПбГУ, Санкт-Петербург). Она основана на обновленных температурных зависимостях молекулярной теплопроводности по измерениям в чистых газах N2 и O2 и последних теоретических оценках сечений упругих столкновений атомов O.

При рассмотрении состава и структуры атмосфер других планет (А.А. Федорова и др., ИКИ РАН, Москва) показано, что в атмосфере Венеры в отличие от наземных измерений в микроволновом диапазоне и результатов Пионер-Венера, показавших вариации в содержании водяного пара на порядок и более, данные ракетных измерений указывают на довольно однородное распределение водяного пара на низких и средних широтах, слабо меняющееся от местного времени. Полученные значения содержания H2O колеблются в пределах от 3 до 6 ppm.

На основе температурных профилей, рассчитанных при помощи модели общей циркуляции атмосферы Марса, получен суточный цикл конденсационных процессов в атмосфере (А.В. Бурлаков и А.В. Родин, МФТИ, Долгопрудный). Характерный размер ледяных частиц составляет 1-2 мкм в нижней части облачного слоя и 0.2-0.3 мкм - на высотах 40-60 км, что хорошо согласуется с данными эксперимента по солнечному просвечиванию в ближнем ИК диапазоне СПИКАМ на КА "Марс-Экспресс". Исследована зависимость конденсационных процессов и параметров облачного слоя от угла смачивания ядер конденсации с учетом новых экспериментальных данных.

Секция 9 – Фотохимия и кинетика возбужденных состояний атомов и молекул и неравновесное излучение в атмосфере Земли и других планет (председатель – д.ф.-м.н. Н.Н. Шефов, ИФА РАН, Москва; сопредседатели – к.ф.-м.н. В.А. Янковский, к.ф.-м.н. Р.О. Мануйлова, СПбГУ, Санкт-Петербург).

В докладе И.В. Медведевой и А.В. Михалева (ИСЗФ СО РАН, Иркутск) были представлены результаты исследования сезонного хода атмосферной эмиссии атомарного кислорода с длиной волны излучения 557.7 нм для средних широт Азиатского региона, полученные на основе многолетних наблюдений собственного свечения верхней атмосферы в Геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН. Установлено влияние стратосферных потеплений на вариации эмиссии 557.7 нм в зимний период. Выявлена зависимость сезонного хода эмиссии 557.7 нм от уровня солнечной активности.

В.И. Шематович (ИНАСАН, Москва) представил математические модели образования и кинетики надтепловых частиц в возбужденных состояниях за счет процессов атмосферной фотохимии. Эти модели использованы для исследования образования и кинетики переноса тепловых и надтепловых атомов кислорода в состоянии O(1D) в верхней атмосфере Земли, Марса и в разреженной атмосфере ледяного спутника Юпитера Европы.

Анализ изменения температуры мезопаузы на основе измерения вращательной температуры ОН(6,2) на станции Маймага с 1982 по 2008 годы и предварительные результаты получения качественной картины флуктуации концентрации атомарного кислорода в мезопаузе по соотношению интенсивностей полос O2(0-1) и OH(6,2) представлены в докладах П.П. Аммосова и др. (ИКФИА СО РАН, Якутск).

В докладах сотрудников СПбГУ (В.А. Янковский и др.; В.А. Кулешова и др.) были доложены результаты использования расширенной версии модели YM2006 электронно-колебательной кинетики продуктов фотолиза O2 и O3 в средней атмосфере для расчетов концентрации колебательно-возбужденных молекул О2 в мезосфере и нижней термосфере. На основе модели YM2006 получена приближенная аналитическая формула для восстановления высотного профиля озона из измерения интенсивности эмиссии молекул O2.

В постерной секции были представлены стендовые доклады «Солнечные циклы в вариациях атмосферных эмиссий 557.7 нм и 630 нм» (А.В. Михалев, И.В. Медведева, ИСЗФ СО РАН, Иркутск); «Влияние микроволнового поля на спектры ридберговских атомов в атмосфере космических объектов» (Захаров М.Ю, СПбГУ, Санкт-Петербург); «Приближенный метод учета аэрозольного рассеяния в задаче переноса излучения в полосах СО2 в ближнем инфракрасном диапазоне в атмосфере Марса» (Огибалов В.П., СПбГУ, Санкт-Петербург).

В дискуссии приняли участие А.И. Семенов (ИФА РАН, Москва), В.И. Шематович (ИНАСАН, Москва), В.А. Янковский, Р.О. Мануйлова и В.П. Огибалов (СПбГУ, Санкт-Петербург), П.П. Аммосов (ИКФИА СО РАН, Якутск). По результатам дискуссии:

-     отмечена необходимость дальнейшего проведения экспериментов по измерению интенсивностей эмиссий атомарного кислорода на длине волны 557.7 нм в ИСЗФ СО РАН и эмиссий OH(6,2) и O2(0-1) на станции Маймага (Якутия), а также совершенствования методов интерпретации этих экспериментов;

-     оценена важность исследования образования и кинетики переноса тепловых и надтепловых атомов кислорода в состоянии O(3P) и O(1D) в верхней атмосфере Земли для фотохимии нижней термосферы;

-     дана высокая оценка расчетам концентрации колебательно-возбужденных молекул О2(v=1) в мезосфере и нижней термосфере по модели электронно-колебательной кинетики продуктов фотолиза O2 и O3 YM2006 для учета важного источника заселения колебательного состояния (010) молекулы H2O, так как измерение интенсивности эмиссии в 6.3 мкм полосе  H2O при переходе 010-000 является одним из методов восстановления концентрации водяного пара в средней атмосфере;

-     отмечена важность полученных оценок влияния аэрозольного рассеяния на неравновесные населенности колебательных состояний молекулы CO2  для исследования переноса излучения в атмосфере Марса.

 

В заключение изложим основные выводы о состоянии научных исследований в области атмосферной радиации и динамики, перспективах и недостатках, выявленных в докладах симпозиума и в процессе обсуждений, об обеспеченности направления научными кадрами и оборудованием.

Положительные тенденции в исследованиях атмосферной радиации и достижения, нашедшие свое отражение в докладах МСАРД-2009:

-         Успешно продолжается развитие методов теории переноса излучения: для современных сложных 3D-моделей атмосферы с использованием численных методов решения уравнения переноса на скалярных и параллельных ЭВМ; новые, интересные разработки в области переноса и рассеяния радиации на границах облако-аэрозоль, атмосфера-океан и при отражении радиации от шероховатой поверхности снежного покрова. Определены перспективные направления дальнейших исследований в области переноса излучения и использования результатов в прикладных целях. Важно подчеркнуть, что разрабатываемые новые методики используются активно при решении прямых и обратных задач атмосферной оптики, в частности при дистанционном зондировании атмосферы и поверхности.

-         По-прежнему большое внимание уделяется исследованиям климатических рядов данных наблюдений составляющих радиационного баланса подстилающей поверхности и валидации результатов восстановления УФ радиации у поверхности Земли на основе спутниковых данных наблюдений.

-         Интенсивно развиваются методы обработки и интерпретации данных наблюдений параметров атмосферы с зарубежных искусственных спутников Земли. Получены новые интересные результаты по региональному пространственному распределению ряда важных атмосферных газов. Разработана оригинальная методика интерпретации данных прибора SEVIRI геостационарных спутников METEOSAT, позволяющая получать общее содержание озона с высокой точностью, пространственным и временным разрешением. Впервые продемонстрированы ее потенциальные возможности для определения динамических характеристик стратосферы. Начаты интенсивные проработки алгоритмов интерпретации новой российской спутниковой аппаратуры, планируемой для использования на спутниках серии «Метеор». В частности определены погрешности определения вертикальных профилей температуры, влажности, содержания озона, метана, температуры поверхности и ее излучательной способности с помощью Фурье-спектрометра ИКФС-2. Получены новые интересные данные о сезонных и суточных вариациях озона на разных высотах с помощью микроволнового зондирования, влияние динамики атмосферы на временные вариации ОСО.

-         В области исследований динамики атмосферы (впервые включенной в обсуждение на симпозиуме МСАРД-2009) наиболее интенсивно исследуются динамические процессы в тропосфере и стратосфере, влияние естественных и антропогенных возмущений на состав и структуру атмосферы, ведется моделирование средней атмосферы, образования и кинетики надтепловых частиц в возбужденных состояниях за счет процессов атмосферной фотохимии.

С другой стороны, наблюдается значительное отставание в ряде направлений исследований, особенно в натурных исследованиях, аппаратурных разработках и в обеспеченности оборудованием и кадрами, хотя и в этих направлениях наблюдается определенный прогресс.

Так в ближайшее время будут начаты российские космические эксперименты по температурно-влажностному зондированию с помощью измерений ИК и МКВ уходящего излучения. Планируется использования ряда спутниковых приборов для определения комплекса параметров атмосферы и поверхности, важных для прогноза погоды и исследования климата Земли (содержания озона и парниковых газов, водности облаков, излучательной способности поверхности и т.д.).

Несколько повысилось оснащение современными приборами ряда научных и учебных организаций, хотя разовое финансирование (например, в рамках национального проекта «Образование») не может кардинально ликвидировать значительное отставание экспериментальной базы атмосферных исследований в России и СНГ. Тем не менее, как положительные факты следует отметить результаты ученых СПбГУ, впервые в России осуществивших комплексные наземные измерения парниковых и озоноразрушающих газов с помощью уникального Фурье-спектрометра Брукера, расширение сети наземного микроволнового зондирование озона и т.д.

По итогам проведенного симпозиума определены основные причины, сдерживающие развитие исследований в области атмосферной радиации и динамики, и области исследований, требующие финансовой поддержки:

1.     Развитие теоретических работ в области атмосферной оптики и радиационной климатологии сдерживает недостаток экспериментальных данных по различным радиационным характеристикам атмосферы и поверхности. Это связано с относительной слабостью аппаратурной базы радиационных исследований, незначительным количеством комплексных натурных радиационных экспериментов, почти полным отсутствием самолетных и аэростатных исследований. Определенным исключением являются исследования, проводимые ИФА РАН и рядом институтов СО РАН.

2.     При разработке методов интерпретации спутниковых измерений и исследованиях атмосферы с помощью спутниковых методов в основном используются данные измерений зарубежных ИСЗ. Это связано с катастрофическим отставанием России в создании и вводе в эксплуатацию современной спутниковой аппаратуры для дистанционного зондирования. Основные причины этого связаны как с общем отставанием России в области создания современной оптико-электронной техники, так и с отсутствием полноценного и долговременного финансирования со стороны соответствующих ведомств, а также нереальные сроки, устанавливаемые для выполнения работ. В связи с этим можно приветствовать создание межведомственной комиссии (при НПО «Планета») для обсуждения перспективного плана создания космической аппаратуры для дистанционного зондирования атмосферы и поверхности. При этом однако, при отсутствии серьезного и долговременного финансирования для разработки и создания новой аппаратуры, ее всестороннего тестирования в наземных, самолетных и т.д. экспериментах эффективность российской космического системы мониторинга параметров атмосферы и поверхности в целях решения задач прогноза погоды и исследований климата Земли будет невысокой.

3.     Отмечена чрезвычайно низкая аппаратурная обеспеченность (за исключением вычислительной техники) исследований в области атмосферной радиации в России, не соответствующая не только западным развитым странам (США, ФРГ, Франция, Япония и т.д.), но и многим странам Азии и Латинской Америки. Какой-то прогресс наблюдается только благодаря самоотверженной работе немногочисленных коллективов ученых различных ведомств (ГГО, ФИ РАН, ИФА, Центр Келдыша, ИПФ и т.д.). Так, например, на конференции не были представлены проекты, позволяющие получать данные о газовом составе атмосферы в региональном и глобальном масштабах. Разработка газокорреляционных приборов для самолетных и спутниковых экспериментов могла бы в перспективе восполнить этот пробел.

В заключение отметим, что большая часть представленных докладов на Симпозиум МСАРД-2009 была основана на исследованиях, поддержанных РФФИ в последние годы, и большинство из них соответствовали важнейшим актуальным направлениям исследований в области атмосферной радиации.

Председатель Программного комитета Симпозиума МСАРД–2009, Председатель Российской Комиссии по радиации (РКА), проф. Ю.М. Тимофеев, ученый секретарь РКА, к.ф.-м.н. – Е.М. Шульгина.

Обзор был подготовлен на основе материалов, представленных в Оргкомитет Симпозиума председателями и сопредседателями секций и заседаний: Басс Л.П. (ИПМ РАН, Москва), Горчаков Г.И. (ИФА РАН, Москва), Зеге Э.П. (ИФ НАНБ, Беларусь), Мануйлова Р.О. (СПбГУ, Санкт-Петербург), Покровский О.М., Шаламянский А.М. (ГГО, Санкт-Петербург), Погорельцев А.И., Смышляев С.П. (РГГМУ, Санкт-Петербург), Успенский А.Б. (НИЦ "Планета", Москва), Чубарова Н.Е. (МГУ, Москва).