АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ о работе МСАРД-2011

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-2011), проведенном в Санкт-Петербурге 21-24 июня 2011 г. В симпозиуме участвовало 191 ученый, в том числе 20 - из зарубежных стран. На симпозиуме был представлен 201 доклад 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 докладе Г.И. Горчакова c соавторами (ИФА РАН, Москва, Россия) приведены обширные данные экспериментальных исследований летом 2010 г. во время возникновения и существования блокирующего антициклона в московском регионе, длительных положительных аномалий температуры воздуха во многих регионах европейской части России, приведших к засухе, способствовавшей возникновению крупномасштабных лесо-торфяных пожаров и, как следствие, к интенсивному задымлению атмосферы. Подробно описан комплекс различных метеорологических, микрофизических и оптических измерений различных параметров аэрозоля и газового состава атмосферы.

В докладе известного американского ученого В.Л. Смита (Smith Sr., W.L., Hampton University, USA) приведен обзор результатов более чем 30-летних разработок аппаратуры, наземных, самолетных и спутниковых исследований различных параметров атмосферы и поверхности с помощью современных Фурье-спектрометров. Показана высокая информативность подобных измерений, охарактеризованы планы дальнейших экспериментов на полярных и геостационарных спутниках. Следует отметить фундаментальный подход к организации и проведению этих долговременных исследований, включающий все этапы рассмотрения сложных обратных задач атмосферной оптики. Этот подход наглядно контрастирует с политикой российских ведомств (Роскосмос и Росгидромет), когда на создание уникальной аппаратуры и методические исследования выделяется недостаточное финансирование, а сроки проведения соответствующих разработок и исследований составляют 3-4 года. Такой подход приводит к многочисленным неудачам в реализации спутниковых методов зондирования атмосферы и поверхности в России в последние годы.

В докладе Л.П. Бобылева (Нансен-центр, СПб, Россия) приведены современные спутниковые данные о трансформации ледовой полярной шапки Арктики за последние десятилетия и результаты анализа возможных причин на основе численных климатологических моделей. Сделан важный вывод, что существует большая вероятность полного исчезновения ледовой шапки в летний период года уже в середине 21-ого столетия.

Доклад Н. Жакинет (Nicole Jacquinet-Husson, Ecole Polytechnique, France) был посвящен подробному анализу современного состояния проблемы подготовки современных баз данных спектроскопической информации о молекулярном поглощении в атмосферах Земли и планет.

В докладе Ю.М. Тимофеева и коллег с физического факультета СПбГУ приведены примеры первых в России комплексных наземных спектроскопических измерений характеристик газового состава атмосферы с помощью современной аппаратуры (Фурье-спектрометр высокого спектрального разрешения, приборов видимой области спектра и МКВ озонометра). Показано, что новый комплекс приборов позволяет осуществлять впервые в России уникальные исследования содержания климатически важных атмосферных компонент, что может позволить значительно повысить достоверность современных прогнозов изменений климата Земли. В выступлениях участников Симпозиума отмечалось необходимость включения данных регулярных измерений в СПбГУ в международные системы мониторинга климатически важных газов и аэрозолей (системы наблюдений NDACC и AERONET).

В докладе сотрудников ГГО был сделан подробный обзор современного состояния численного моделирования влияния различных факторов на наблюдающиеся в настоящее время изменения климата нашей планеты. Указано, что численные модели атмосферы. используемые в исследованиях, должны быть дополнены учетом целого ряда новых факторов антропогенного влияния на окружающую среду.

В докладе А.В. Смирнова и коллег (NASA Goddard Space Flight Center, USA) дана информация о состоянии международной глобальной сети наземных станций измерений оптических и микрофизических характеристик атмосферного аэрозоля (сеть AERONET), о последних результатах исследований, а также о перспективах ее развития.

Доклад сотрудников НИЦ «Планета» был посвящен анализу современной российской спутниковой системы наблюдений параметров окружающей среды. Дана информация об используемых приборах в различных областях спектра, их выходной информации, перспективах развития космической системы наблюдений в России, в том числе создания новой группировки системы российских спутников для наблюдений состояния полярных районов.

В докладе большого коллектива ученых из Эстонии, России и Украины проанализированы многолетние изменения прозрачности толщи атмосферы, полученные на основе измерений прямой интегральной солнечной радиации и позволившие оценить тенденции климатических изменений.

Проблемам построения модели высотного распределения атомарного кислорода в верхней атмосфере был посвящен доклад А.И. Семенова (ИФА РАН, Россия). Представлены сезонные вариации высотного распределения концентрации атомарного кислорода и их зависимость от солнечной активности и многолетнего тренда.

Ученые ГГО (Россия) представили доклад, посвященный исследованию глобальных изменений озона и атмосферной динамики в ХХI веке с помощь химико-климатической модели на основе рассмотрения сценариев МГЭИК и ВМО. Сравнение результатов проведенных модельных экспериментов позволило оценить вклад каждого из внешних факторов в эволюцию атмосферных параметров в ХХI веке на фоне естественной изменчивости атмосферы. В частности, было установлено, что в первой половине настоящего столетия атмосферное содержание озона растет главным образом в результате уменьшения концентраций озоноразрушающих газов в атмосфере. Во второй половине столетия наряду с ними значительный вклад в эволюцию озоносферы и усиление меридиональной стратосферной циркуляции вносят вековые вариации содержания парниковых газов и изменений температуры поверхности океана и параметров морского льда.

В докладе К. Якоби (Ch. Jacobi, University of Leipzig, Germany) проанализированы тренды характеристик гравитационных волн по данным долговременных изменений в Берлине (1984-2007 гг.). Отмечено, что характеристики гравитационных волн коррелируют с параметрами солнечной активности.

Анализу последних результатов исследования атмосферы экзопланет был посвящен доклад В.И. Шематовича (Институт астрономии РАН, Россия). Отмечено, что число открытых планет в ближайшее время значительно вырастет за счет наблюдений, полученных в проходящих космических экспериментах, таких как CoRoT (ESA/CNES) и Kepler (NASA).

1 Секция - Спутниковое зондирование атмосферы и поверхности - проводились под председательством А.Б. Успенского (ГУ "НИЦ "Планета", Москва) и Л.П. Бобылева (НФ «Нансен-Центр», СПб). На Заседании Секции 1 заслушано 12 устных и представлено 10 стендовых докладов.

Тематика устных и стендовых докладов достаточно разнообразна и охватывает основные направления исследований в области получения и использования спутниковой гидрометеорологической информации. Три доклада (2 устных и 1 стендовый) посвящены вопросам спутниковой климатологии облачного покрова.

В докладе А.В. Чернокульского и И.И. Мохова (ИФА РАН) представлен обстоятельный обзор современных глобальных баз данных (на основе спутниковых и наземных наблюдений) по параметрам облачного покрова (балльность облачности).

В докладе П. Мензеля с соавторами (P. Menzel, University of Wisconsin, USA) рассмотрены важные методические вопросы формирования глобальной базы данных по параметрам облачного покрова на основе информации ИК зондировщика НIRS (спутника серии NOAA) за период 1979-2010 гг.

В стендовом докладе Е.В. Волковой и А.Б. Успенского (ГУ "НИЦ "Планета") обсуждалось использование данных аппаратуры SEVIRI (геостационарный спутник "Meteosat-9") для получения среднеклиматических оценок параметров облачного покрова (количество, высота верхней границы и осадков (вероятность выпадения, интенсивность).

К этой тематике примыкает доклад A.A. Кохановского и В.В. Розанова (A.A. Kokhanovsky and V.V. Rozanov, University of Bremen, Germany), в котором рассмотрены возможности дистанционной оценки микрофизических (эффективный радиус облачных частиц) и оптических характеристик облачности по данным спутниковых многоспектральных (на длинах волн 1.24, 1.6, 2.1 и 3.7 мкм) измерений.

Несколько докладов содержат результаты исследований по применению спутниковых СВЧ-измерений (активных и пассивных). В докладе Е.В. Заболотских с соавторами (НФ «Нансен-Центр») предложена методика обнаружения и оценки количественных характеристик полярных циклонов по данным спутниковых микроволновых радиометров и другой спутниковой информации. В докладе Л.М. Митника с соавторами (Тихоокеанский океанологический институт ДВО РАН) методы спутникового микроволнового зондирования (радиометрические и радиолокационные) применяются для получения количественной информации о параметрах атмосферы и океана в области тропического циклогенеза и тропических циклонов. В докладе И.В. Матуленка (СПб ГУ аэрокосмического приборостроения) обсуждается применение данных микроволновой радиометрии для анализа состояния многолетнемерзлых почвогрунтов Евразии. В стендовом докладе Е.К. Крамчаниновой с соавторами (ГУ "НИЦ "Планета") рассмотрены результаты численных экспериментов по восстановлению профилей отношения смеси водяного пара и приземной температуры воздуха на основе измерений микроволнового сканера-зондировщика МТВЗА-ГЯ КА "Метеор-М" №1.

Несколько устных и стендовых докладов посвящены вопросам анализа данных ИК-зондировщиков высокого спектрального разрешения. В докладе А.В. Полякова с соавторами (СПбГУ) проводятся результаты разработок и испытания методов совместного анализа ИК- и МВ- зондировщиков (аппаратура ИКФС-2 и МТВЗА-ГЯ КА "Метеор-М") для дистанционного зондирования параметров атмосферы. В докладе В. Смита (W.L. Smith) с соавторами (Университеты Хэмптон и Висконсин, США) обсуждается совместное использование данных ИК-зондировщиков высокого спектрального разрешения (наземного, самолетного и космического базирования) для восстановления профилей температуры и концентраций ряда малых газовых составляющих атмосферы при наличии и отсутствии облачности в поле зрения прибора.

В стендовом докладе Х. Лью (X. Liu) с соавторами (НАСА, Лэнгли, США) рассмотрено применение техники главных компонент для анализа и интерпретации данных ИК-зондировщиков высокого спектрального разрешения. Стендовый доклад Д.К. Зу (D.K. Zhou) с соавторами (Университеты Хэмптон и Висконсин) посвящен испытанию методов анализа данных ИК-зондировщика CrIS (должен быть запущен не позднее 2012 г. на спутнике NPP-NPOESS, США). Для моделирования измерений CrIS были использованы данные измерений ИК-зондировщика IASI КА MetOp. В докладе В.А. Бойко с соавторами (НПП «Геофизика-Космос», ЦАО) для количественных оценок климатообразующих факторов (концентрации аэрозолей, озона, парниковых газов) предложено использовать спутниковые спектрорадиометры с ультравысоким спектральным разрешением (порядка 0.01 см^-1). Близким по тематике к перечисленным докладом является доклад А.Н. Рублева с соавторами (ГУ "НИЦ "Планета"), в которм описан новый алгоритм восстановления средней объемной концентрации углекислого газа в атмосфере по данным спектрометра SCIAMACHY/Envisat.

Из других докладов, заслушанных на заседаниях Секции 1, представляют интерес доклад А.Г. Павельева с соавторами (ИРЭ РАН) и А.Ф. Нерушева с соавторами (НПО «Тайфун»). В первом из упомянутых докладов детально обсуждаются методы радиопросвечивания атмосферы (спутниковая миссия «GPS/CHAMP» и др.), рассмотрено обобщение методов на случай бистатической радиолокации Земли. Во втором докладе рассмотрены методы оценки динамических характеристик в стратосфере (векторы ветра) по перемещению трассеров-неоднородностей поля концентрации озона.

Из стендовых докладов, помимо упомянутых выше, следует отметить доклад С.В. Романова с соавторами (Университет Пьера и Мари Кюри, Париж, Франция), в котором представлены результаты экспериментов по восстановлению общего содержания углекислого газа и метана в атмосфере на основе данных аппаратуры TANSO японского спутника GOSAT. Кроме того, следует отметить доклад С.А. Успенского с соавторами (ГУ "НИЦ "Планета"), в котором предложена оригинальная методика дистанционного определения приповерхностной температуры воздуха по данным измерений сканирующих радиометров геостационарных метеоспутников.

По материалам выступлений на Секции 1, обсуждений и дискуссий можно сделать следующие выводы:

1. Исследования по тематике Секции 1 ведутся специалистами Минобразования, РАН, Росгидромета и охватывают широкий круг современных проблем дистанционного зондирования атмосферы и подстилающей поверхности.

2. Уровень исследований достаточно высокий, большинство выполненных разработок ориентировано на анализ и использование информации с существующих и перспективных метеоспутников и спутников наблюдения Земли (отечественных и зарубежных).

3. Участие в работе Симпозиума ряда ведущих зарубежных специалистов (из США, Германии, Франции) подтверждает достаточно высокий научный уровень Симпозиума.

4. К сожалению, в процентном отношении количество молодых специалистов – участников Симпозиума остается малым.

Значительное количество докладов 2 секции - Дистанционное зондирование атмосферы и подстилающей поверхности в различных областях спектра - было посвящено изложению новых результатов измерений газового состава атмосферы и их анализу (В.Н. Арефьев и др. (НПО “Тайфун”, Россия), Е.В. Фокеева и др. (ИФА РАН, Россия), М.В. Макарова и др. (СПбГУ, Россия), Кшевецкая М.А. и др. (СПбГУ, Россия)). Отмечалось, в частности, что возобновился рост содержания такого важного парникового газа как метан. Анализ средних месячных значений содержания СО показал наличие сезонных вариаций. Средняя годовая величина концентрации СО за время измерений (c 07.2004 по 09.2008 г.) уменьшилась на ~ 7 %. Применение траекторного анализа, детализированных космических снимков и модельных расчетов позволило выявить расположение и вклад торфяных пожаров в загрязнение воздуха над Московским мегаполисом. Новые данные о содержании водяного пара и других парниковых газов в атмосфере содержались в докладах В.Д. Галкина и др. (Главная астрономическая обсерватория РАН, Россия), Н.В. Рокотяна и др. (УГУ, Россия), Ф.В. Кашина и В.Н. Арефьева (НПО “Тайфун”, Россия), А.В. Ракитина и др. (СПбГУ, Россия), Д.В. Ионова, и А.В. Поберовского (СПбГУ, Россия).

Ряд докладов был посвящен результатам разработки усовершенствованных дистанционных методов определения газового состава атмосферы, в том числе 2 доклада сотрудников ИФА РАН (В.А. Иванов и др., Постыляков О.В. и др.). В докладе А.А. Потапова (ИРЭ РАН, Россия) был поставлен вопрос об использовании теории фракталов и дробных операторов в задачах радиофизики и радиолокации и сформулированы принципиальные пути для решения этой проблемы. В докладе дано описание новых синергетических методов, разработанных автором, на основе теории фракталов, эффектов скейлинга и динамического хаоса для решения задач распространения, рассеяния радиоволн и дистанционного зондирования окружающей среды.

Доклад Д.В. Ионова и др. (СПбГУ, Россия) был посвящен первым в России сравнениям различных наземных и спутниковых методов определения такого важного компонента как NO₂. В докладе продемонстрировано хорошее согласие спутниковых измерений с помощью прибора OMI и наземных измерений в Петергофе (СПбГУ, Россия). Валидации спутниковых измерений HF был посвящен и доклад А.В. Полякова и др. (СПбГУ, Россия), который продемонстрировал высокий уровень согласия наземных и спутниковых измерений этого важного газового компонента атмосферы.

Исследованиям температурной стратификация пограничного слоя атмосферы в городской среде и загородной местности по данным МКВ зондирования был посвящен доклад В.П. Юшкова (МГУ, Россия). Показано, что используемый метод измерений предполагает более точную оценку интегральных характеристик пограничного слоя, чем оценку восстановленных температур на основе решения обратной задачи.

Целый ряд докладов был посвящен совершенствованию и использованию активных методов зондирования (А.А. Потапов и др., ИРЭ РАН, Россия; А.Д. Егоров и др., РГГМУ, Россия).

В докладе В.В. Козодерова (МГУ, Россия) дан обзор различных современных подходов к интерпретации спутниковых измерений для изучения состояния различных подстилающих поверхностей.

На заседании 3 Секции МСАРД-2011 - Теория переноса излучения – под председательством Л.П. Басса (ИПМ РАН им. М.В. Келдыша, Россия) и В.П. Будака (МЭИ, Россия) было заслушано 13 устных докладов и представлено 7 стендовых докладов.

Ряд докладов был посвящен развитию методов решения уравнения переноса излучения и моделирования процессов переноса излучения в различных средах. Обзор работ, развивающих линейную теорию переноса, выполнен в докладе Л.П. Басса и О.В. Николаевой (ИПМ РАН им. М.В. Келдыша, Россия). В нем были также указаны и другие актуальные направления исследований. В докладе Л.П. Басса и А.И. Грачевой (ИПМ РАН им. М.В. Келдыша, Россия) дано аналитическое решение модельной задачи о переносе излучения 1-й кратности в плоской оптически активной среде с учетом отражения на внешней границе. Доклад О.В. Николаевой с коллегами (ИПМ РАН им. М.В. Келдыша, Россия) содержал описание алгоритмов и возможностей программы Радуга-6, написанной на Фортране для решения уравнения переноса на Суперэвм. В.П. Будак и др. (МЭИ, Россия) представил эффективный (быстрый) алгоритм решения уравнения переноса с анизотропным рассеянием. Я.А. Илюшин (МГУ, Россия) сформулировал усовершенствованное решение уравнения переноса для направленного точечного источника света в плоскослоистой среде и представил результаты численных расчетов в том числе и для нестационарных и импульсных источников на Суперэвм «Чебышев». Н.Н. Роговцев с коллегами (БГТУ, Беларусь) представил эффективный алгоритм вычисления функции отражения для случая локально изотропной и макроскопически однородной полубесконечной плоскопараллельной дисперсной среды и практически любой фазовой функции. Второй доклад Н.Н. Роговцева (БГТУ, Беларусь) был посвящен применению метода редукции общих соотношений инвариантности (GIRRM) к выводу асимптотик для различных характеристик полей излучения. Деполяризация ультракороткого импульса света в толстых слоях рассеивающей среды с крупномасштабными неоднородностями рассмотрена в докладе А.И. Кузовлева и др. (МИФИ, Россия).

В нескольких докладах авторы представили программное обеспечение для моделирования лидарных импульсов (С.М. Пригарин, ИВММГ, Россия), оригинальный инвариант использующийся в оперативном алгоритме NASA для обработки спутниковых измерений (Ю.В. Князихин, Knyazikhin Yuri, Boston University, USA), комплекс программ ALVL 1.0 (С. Коченова, S. Kochenova et al., Belgian Institute for Space Aeronomy, Belgium) и модель FLBLM-2011 (Б.А. Фомин, ЦАО, Россия) и В.А. Фалалеева, МФТИ, Россия), в которых реализована улучшенная модель line-by-line для восстановления состава атмосферы из спутниковых и наземных измерений, комплекс SCIATRAN (В. Розанов, Rozanov V. et al., University of Bremen, Germany).

Вопросам молекулярной спектроскопии были посвящены доклады сотрудников ИОА РАН (К.М. Фирсов и др., Т.Ю. Чеснокова с коллегами, А.З. Фазлиев и др.).

На 4 Секции МСАРД-2011 - Взаимодействие радиации с облаками и аэрозолем - под руководством Г.И. Горчакова (ИФА РАН, Россия) было представлено 27 докладов.

В докладах сотрудников ИФА РАН (А.С. Емиленко и др., В.М. Копейкин и Т.Я. Пономарева, И.А. Горчаков и И.И. Мохов) представлены результаты детальных исследований состава и свойств задымленной атмосферы Московского региона летом 2010 г. Показано, что дымная мгла 2010 г. отличалась аномальными оптическими характеристиками. Выполнено сопоставление дымной мглы со смогами Пекина. Проанализированы вариации сажевого аэрозоля в дымной мгле. Получены оценки радиационного форсинга дымной мглы на верхней и нижней границах атмосферы. О.А. Дубровской и др. (ИВТ СО РАН, Россия) методом математического моделирования установлено, что сильное задымление атмосферы приводит к уменьшению количества осадков.
На Симпозиуме много внимания было уделено исследованиям влияния дальнего переноса на состав аэрозоля в различных регионах, включая Дальневосточный регион и примыкающие к нему морские акватории (доклады С.М. Сакерина и др., ИОА СО РАН), Уральский регион (доклады сотрудников Института промышленной экологии УрО РАН А.П. Лужецкой и др., Е.С. Наговицыной и В.А. Поддубного), а также Центральный Тянь-Шань в Киргизстане (доклады сотрудников Киргизско-Российского Славянского Университета Б.Б. Чена и др., С.А. Имашева и др.) и Иран (A. Mohammadiha et al., University of Yazd, Yazd, Iran). Выполнены региональные исследования оптических и микрофизических свойств аэрозоля, в том числе, в Арктике (С.М. Сакерин и др., ИОА СО РАН), Западной Сибири (Т.В. Бедарева и др., ИОА СО РАН; Е.Ф. Михайлов и др., СПбГУ), в Подмосковье (А.А. Исаков, ИФА РАН) и в Киргизстане (доклад № 4.14 Л.Г. Свердлик и др., Киргизско-Российский Славянский Университет).

В докладах Л.Р. Дмитриевой-Арраго (Гидрометцентр России) и А.Г. Петрушина (Обнинский институт атомной энергетики) показано, что облака существенно влияют на радиационный режим атмосферы. Выполнен анализ составляющих радиационного баланса в облачной атмосфере. Предложены модели микроструктурных и радиационных характеристик для облаков смешанного фазового состава.

В докладе М. Васкеза с коллегами (Mayte Vasquez et al., German Aerospace Center) проанализированы возможности идентификации биологических процессов на внесолнечных планетах по спектрам высокого разрешения в инфракрасном диапазоне.

В докладах М.А. Свириденкова и Н.Е. Чубаровой (ИФА РАН, Россия), С.А. Терпуговой и др. (ИОА СО РАН), В.М. Осипова и Н.Ф. Борисовой (НИИКИ ОЭП, Россия) и А.Б. Гавриловича (Минск, Беларусь) выполнен анализ возможностей восстановления микрофизических характеристик аэрозоля по данным оптических измерений. Предложена методика получения более точной оценки доли субмикронного аэрозоля. Изучено влияние особенностей распределения элементного углерода в частицах аэрозоля на его радиационные характеристики. Предложена методика расчета радиационных характеристик аридного аэрозоля. Показано, что метод разделения на дискретные компоненты может повысить эффективность решения обратных задач по данным матрицы рассеяния света.

Выполнено исследование процессов переноса в ветропесчаном потоке (Г.И. Горчаков и др., ИФА РАН) на опустыненных территориях, включая генерацию и вынос минерального аэрозоля в атмосферу. Обнаружен новый эффект в кинетике стратосферного аэрозоля: влияние фотофореза на процесс коагуляции (А.А. Черемисин и А.В. Кушнаренко, Сибирский федеральный университет).

Выполнено сопоставление современных методов решения задачи рассеяния света на частицах сложной формы с теорией Ми (В.Г. Фарафонов и др., Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения). Разработана эффективная методика решения задачи о рассеянии света малыми несферическими частицами (В.Г. Фарафонов и В.Б. Ильин, Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения).

Работа 5 секции Симпозиума была посвящена проблемам Радиационной климатологии и радиационным алгоритмам в моделях прогноза погоды и климата.

В ряде докладов проанализировано влияние различных внешних воздействий на климат. В докладе П.В. Спорышева (ГГО им. А.И. Воейкова, Санкт-Петербург) были представлены результаты анализа вклада отдельных внешних воздействий в климатические изменения на территории России. О.М. Покровский (ГГО им. А.И. Воейкова, Санкт-Петербург) представил оценки возможного влияния уменьшения глобальной облачности в 80-е и 90-е годы прошлого века на потепление климата и сравнил с соответствующими оценками влияния парниковых газов по данным IPCC. В докладе сотрудников Гидрометцентра России Л.Р. Дмитриевой-Арраго и др. были приведены результаты анализа совместного влияния солнечной и длинноволновой радиации при наличии облачности в разных слоях атмосферы на радиационную энергетику системы в зависимости от микрофизических свойств облаков. В.А. Фролькис (СПбГАСУ, Санкт-Петербург) и И.Л. Кароль (ГГО им. А.И. Воейкова, Санкт-Петербург) представили оценки антипарникового эффекта, обусловленные антарктической «озонной дырой».

Несколько докладов было посвящено результатам многолетних исследований атмосферных характеристик. Совместная работа Махоткиной Е.Л. (ГГО им. А.И. Воейкова, Санкт-Петербург) и Плахиной И.Н. (ИФА им. А.М. Обухова РАН, Москва) проанализировала пространственно-временные изменения мутности атмосферы на территории России. В докладах, представленных сотрудниками Метеорологической Обсерватории МГУ, были приведены результаты многолетних исследований солнечной радиации, проводимых в МО МГУ, а также особенности межгодовой изменчивости длинноволнового баланса, естественной освещенности (2 доклада О.А. Шиловцевой и др., Е.В. Горбаренко). Два доклада было посвящено проблемам изучения ультрафиолетовой радиации: ее пространственных и временных закономерностей при ясном небе и в условиях облачности (Н.Е. Чубарова и др., Н.Е. Чубарова и Е.Ю. Жданова). В докладе Н.Е. Чубаровой и др. рассматривались особенности аэрозольных и радиационных свойств атмосферы в период лесных и торфяных пожаров 1972, 2002 и 2010 гг. в Европейском регионе России. Проблемам тенденций роста радиационного баланса Земли был посвящен доклад Г.А. Никольского (СПбГУ, Санкт-Петербург, Россия). Сотрудники ГГО им. А.И. Воейкова Е.И. Хлебникова и др. в своем докладе рассмотрели региональные особенности климатических изменений составляющих радиационного баланса по данным актинометрической сети на территории России. Первоочередное внимание было уделено изменениям прямой солнечной и суммарной радиации. В докладе В.В. Стадник и др. (ГГО им. А.И. Воейкова, Санкт-Петербург) были представлены оценки солнечного потенциала отдельных регионов России на основе расчета месячных сумм суммарной радиации. В докладе А.В. Цветкова и Е.А. Самуковой (ГГО им. А.И. Воейкова, Санкт-Петербург) дан анализ состояния архивов Мирового Центра Радиационных ВМО и характера изменений суммарной солнечной радиации в Европе за последние сорок лет.

Несколько сообщений касались методических вопросов: сопоставления данных по облачности и по продолжительности солнечного сияния (Е.В. Горбаренко и др., МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва), а также описания метода фильтрации облачности (О. Окулов и др., Институт метеорологии и гидрологии Эстонии).

М.М.Смирнова (МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва) представила результаты численных экспериментов по усвоению спутниковых данных дистанционного зондирования для численного анализа региональных метеорологических полей и провела сравнение с наземными наблюдениями.

А.А. Кохановский и Т.Б. Журавлева (ИОА им. В.Е. Зуева СО РАН, Томск) в своей работе исследовали влияние шероховатостей снежного покрова на отраженную солнечную радиацию на основе результатов численного моделирования.

На 6 Секции МСАРД-2011 - Натурные исследования радиационных характеристик атмосферы и поверхности - было представлено 8 устных и 4 стендовых доклада.

Ряд докладов на секции был посвящен анализу качества различных измерений, их метрологического обеспечения и перспектив их использования для калибровки аппаратуры. В докладе А.С. Панфилова и др. (ВНИИОФИ, Россия) дан анализ состояния дел в области качества оптических данных наблюдения Земли на международном и российском уровнях. Приведены характеристики разработанного в ВНИИОФИ эталонного радиометрического комплекса для прецизионной калибровки аппаратуры наблюдения Земли в спектральном диапазоне 0.3-25 мкм, который утвержден в ранге Государственного первичного специального эталона, и данные по проекту Государственной поверочной схемы для средств измерений радиометрических величин. Доклад ученых из Бремена (P. Liebing et al., University of Bremen, Germanyrofiles of linear polarization measured by SCIAMACHY) был посвящен анализу поляризационных измерений уходящего рассеянного солнечного излучения в ходе известного спутникового эксперимента с прибором SCIAMACHY, которые в основном использовались в процессе абсолютной калибровки измерений прибора. Оценено качество измерений прибора, обсуждались методики количественной интерпретации данных измерений прибора SCIAMACHY.

Большое внимание в работе секции было уделено разработкам новых измерительных средств и программам различных наблюдений. В докладе И.И. Бручковского и В.С. Демина (Национальный научно-исследовательский центр мониторинга озоносферы БГУ, Беларусь) представлена наземная автоматизированная аппаратура для практической реализации методики MAX-DOAS, созданная на базе лабораторного спектрографа ORIEL MS257 и приведены результаты анализа полученных спектров в области 410480 нм с целью восстановления профилей концентрации двуокиси азота для города Минска. В докладе Лукина В.В. и др. (ААНИИ, Россия) описана программа оптических наблюдений в период полярной ночи в Антарктиде и используемая для оптических наблюдений в видимом диапазоне спектра аппаратура, подготовленная при совместном участии сотрудников РАЭ и ООО «ТКС-оптика». В период с апрель 2010 по апрель 2011 г. на станции "Новолазаревская" получен обширный экспериментальный материал по наблюдениям полярных сияний, лунного сияния и пепельного света, а также зоревых явлений. Доклад Розанова С.Б. и др. (ФИАН, Россия) описывал результаты усилий ряда организаций России (ФИАН, ИПФ РАН, СПбГПУ, НИИПП и т.д.) по созданию мобильного МКВ спектрометра для наземных дистанционных измерений вертикальных профилей содержания озона. Подробно описаны характеристики нового приемника излучения и его возможности для повышения точности измерений в диапазона высот измерений. В докладе Ереминой И.Д. и Горбаренко Е.В. (МГУ, Россия) подробно описан комплекс аппаратуры и измерений состояния воздушной среды в Метеорологической обсерватории МГУ (МО МГУ), осуществляемый несколькими организациями. С началом работы в МО МГУ станции наблюдения состава атмосферы появилась возможность проанализировать загрязнение и очищение атмосферы при совместной интерпретации показателей газового состава воздуха, химического состава осадков и АОТ атмосферы в период с 2002 по 2006 гг. и отдельно во время влияния дымной мглы от торфяных и лесных пожаров в Подмосковье (июль-сентябрь 2002 г.). Доклад группы авторов из ВНИИОФИ (Бурдакин А.А. и др.) был посвящен разработке высокостабильных бортовых опорных источников излучения теплового ИК диапазона, необходимых для получения достоверных данных при мониторинге параметров климата Земли с использованием спутниковой оптической аппаратур.

Ряд докладов на 6 Секции был посвящен анализу данных долговременных измерений - в том числе - концентрации приземного озона (Л.И. Милехин и др., НПО «Тайфун»), изменчивости уровня приходящей солнечной УФ радиации (А.А. Акулинин и В.П. Смыков, Институт прикладной физики АН Молдовы), кислотности атмосферных осадков (И.Д. Еремина, МГУ, Россия).

Работа 7 Cекции Симпозиума - Характеристики волн, макроциркуляция и динамические взаимодействия в атмосферах Земли и других планет - была посвящена результатам наблюдения воздействия волн на макроциркуляцию и турбулизацию атмосферы, численному моделированию макроциркуляции средней и верхней атмосферы и исследованию динамических взаимодействий различных слоев атмосферы. На заседаниях секции под руководством А.С. Погорельцева (РГГМУ, СПб), Н.М. Гаврилова (СПбГУ, СПб), и Christoph Jacobi (University of Leipzig, Germany) было представлено 7 устных и 3 стендовых доклада.

Ряд докладов на секции был посвящен исследованию динамических процессов в атмосфере. В докладе П.Н. Варгина и А.Н. Лукьянова (ЦАО, Долгопрудный) исследовались динамические процессы в период формирования блокирующего антициклона над Европейской частью России в конце июня 2010 г. Доклад Е.Н. Савенковой (РГГМУ, СПб) и др. выявил межгодовую изменчивость сроков весенней перестройки циркуляции стратосферы, обусловленной динамическими процессами в тропосфере.

Большое количество докладов было посвящено моделированию атмосферных процессов, совершенствованию разработанных моделей и исследованию влияния атмосферных процессов на характеристики атмосферы. В том числе доклады М.В. Калашника (НПО «Тайфун», Обнинск), А.В. Коваля и Н.М. Гаврилова (СПбГУ), Н.П. Переваловой (ИСЗФ СО РАН, Иркутск) и др., Н.Н. Перцев и В.И. Перминов (ИФА РАН, Москва).

В ряде докладов на секции были приведены результаты определения характеристик атмосферы по данным различных дистанционных измерений (В.Н. Губенко, ИРЭ РАН, Фрязино и др.; Б.Г.Шпынев, ИСЗФ СО РАН, Иркутск и др.; С.И. Ермоленко, СПбГУ и др.

В докладе Б.Я. Шмерлина и др. (НПО «Тайфун», Обнинск) предложена теория конвективной неустойчивости влажного насыщенного водяным паром вязкого и теплопроводного слоя атмосферы в постановке, свободной от использования приближения гидростатики.

8 Секция - Структура и состав средней и верхней атмосферы Земли и других планет - проводились под председательством А.И. Семенова (ИФА РАН, Москва) и С.П. Смышляева (РГГМУ, СПб). На Заседании Секции 8 заслушано 12 устных и представлено 3 стендовых доклада.

Тематика устных и стендовых докладов охватывала три основных направления исследований: (а) структура средней и верхней атмосферы Земли, (б) состав средней и верхней атмосферы Земли, (в) состав и структура других планет.

Три доклада были посвящены вопросам исследования структуры средней и верхней атмосферы Земли. Доклад Christoph Jacobi (University of Leipzig, Germany) с коллегами представил результаты исследования особенностей изменчивости структуры мезосферы и нижней термосферы. И.В. Медведева (ИСЗФ СО РАН, Иркутск) и др. исследовали пространственные вариации температуры атмосферы на высотах излучения эмиссии атомарного кислорода. Особенности проявления зимних внезапных стратосферных потеплений над регионами Сибири и Дальнего Востока России по данным лидарных и спутниковых измерений температуры были представлены в докладе М.А. Черниговской (ИСЗФ СО РАН, Иркутск) и др.

Три доклада (2 устных и 1 стендовый) были посвящены вопросам исследования структуры средней и верхней атмосферы Земли. Основное внимание уделялось озоновому слою и влиянию на него различных процессов, происходящих в атмосфере (доклады К.Н. Вишератина, НПО «Тайфун», Обнинск; А.М. Шаламянского, ГГО, СПб; Ю.Ю. Куликова, ИПФ РАН, Н.-Новгород и др.; С.Б. Розанова и др., ФИАН, Москва; Е.П. Кропоткиной и др., ФИАН, Москва).

Еще в двух докладах были представлены результаты использования инфракрасного излучения для исследования структуры верхней атмосферы. В докладе Н.Н. Шефова, К.В. Липатова (ИФА им. А.М. Обухова РАН, Москва) представлены результаты исследования излучения инфракрасной атмосферной системы молекулярного кислорода верхней атмосферы Земли, а в докладе И.И. Колтовской и др., (Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН, Якутск) приведены результаты сравнения измерений вращательной температуры ОН(6,2) двумя спектрографами с различными аппаратными функциями.

В трех докладах приведены результаты исследования атмосфер других планет. Работа А.Л. Гаврика и др. (ИРЭ РАН, Фрязино) посвящена изучению слоистых структур в верхней атмосфере и нижней ионосфере Венеры, а в докладе Д.А. Беляева (ИКИ РАН, Москва) с коллегами представлены результаты исследования вертикального распределения оксидов серы над облаками Венеры по данным затменного эксперимента SPICAV/SOIR миссии «Венера Экспресс». Полная микрофизическая модель конденсационных облаков H₂O в атмосфере Марса была описана в докладе А.В. Бурлакова, А.В. Родина (ИКИ РАН, Москва).

В стендовых докладах приведены результаты моделирования одновременной изменчивости состава и структуры атмосферы (В.Я. Галин и С.П. Смышляев), исследования излучения верхней атмосферы Земли и колебания климатической системы атмосфера-океан (А.В. Михалев, ИСЗФ СО РАН, Иркутск), анализа колебаних полярного вихря с помощью лагранжевой диагностики (S.M. MirRokn, M.H. Memarian, University of Yazd, Yazd, Iran).

Тематика Секции 9 - Фотохимия и кинетика возбужденных состояний атомов и молекул и неравновесное излучение в атмосфере Земли и других планет – была менее всего освещена на МСАРД-2011. На секции были представлены всего 2 устных и 4 стендовых доклада.

В докладе В.А. Янковского и Р.О. Мануйловой (СПбГУ) показана возможность одновременного восстановления высотных профилей концентраций озона и атомарного кислорода из одновременных измерений двух интенсивностей различных эмиссий с возбужденных уровней О₂(b¹S⁺_g, v=0, 1, 2) в мезосфере и нижней термосфере. В докладе Федорова А.А. (ИКИ РАН, Москва) с коллегами представила результаты зондирования марсианской атмосферы в ближнем ИК-диапазоне в режиме надирных наблюдений, солнечных и звездных затмений, полученные в ходе эксперимента СПИКАМ на борту КА Марс-Экспресс.

В стендовых докладах В.А. Янковский и Е.А. Федотова (СПбГУ) апробировали предлагаемую методику восстановления [O(3P)] на основе данных спутникового эксперимента TIMED-SABER путём численного эксперимента, а В.А. Янковский и К.В. Мартышенко (СПбГУ) оценили возможность восстановления высотного профиля озона из наблюдения эмиссий молекулы О₂(b¹Σ⁺_g, v=0, 1). В докладе А.О. Семенова (СПбГУ) представлены данные о вариациях высотного профиля концентрации О(¹D) в мезосфере и нижней термосфере период с 1979 по 2005 г. С.П. Гавва (СГУ, Саратов) оценила влияние температуры на формирование интенсивностей многофотонных колебательных переходов молекул атмосферных газов.

Решение Симпозиума МСАРД 2011:

Проводимый регулярно (раз в 2 года) Международный симпозиум по атмосферной радиации и динамике (МСАРД) позволяет отслеживать тенденции развития различных разделов физики атмосферы, метеорологии и климатологии, оценивать новые направления исследований, последние достижения и выявлять основные причины, сдерживающие развитие исследований в области атмосферной радиации и динамики. В 2011 году значительно увеличился интерес зарубежных коллег к работе симпозиума, в нем приняли участие 20 иностранных ученых, 8 ведущих зарубежных специалистов (из США, Германии, Франции) вошли в состав Программного комитета МСАРД-2011, что подтверждает достаточно высокий научный уровень Симпозиума.

I. Положительные тенденции в исследованиях атмосферной радиации и достижения, нашедшие свое отражение в докладах МСАРД-2011:

1. Успешно продолжается развитие новых численных методов теории переноса излучения для современных сложных 3D-моделей атмосферы с использованием численных методов решения уравнения переноса на скалярных и параллельных ЭВМ. Разрабатываемые новые методики используются активно при решении прямых и обратных задач атмосферной оптики, в частности при дистанционном зондировании различных параметров атмосферы и поверхности.

2. По-прежнему большое внимание уделяется исследованиям климатических рядов данных актинометрических наблюдений, составляющих радиационного баланса подстилающей поверхности и атмосферы.

3. Исследования по тематике спутниковой метеорологии ведутся специалистами Минобразования, РАН, Росгидромета и охватывают широкий круг современных проблем дистанционного зондирования атмосферы и подстилающей поверхности. Уровень исследований достаточно высокий, большинство выполненных разработок ориентировано на анализ и использование информации с существующих и перспективных метеоспутников и спутников наблюдения Земли (отечественных и зарубежных). Получены новые интересные данные о сезонных и суточных вариациях озона на разных высотах с помощью микроволнового зондирования, о влиянии динамики атмосферы на временные вариации ОСО. В ближайшее время будут начаты российские космические эксперименты по температурно-влажностному зондированию с помощью измерений ИК и МКВ уходящего излучения. Планируется использование 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.).

4. Заметный прогресс наблюдается в развитии и реализации различных наземных дистанционных методов зондирования газового и аэрозольного состава атмосферы. Появление в России Фурье спектрометров высокого спектрального разрешения в ИК области спектра существенно повысило информативность измерений парниковых и озоноразрушающих газов, что позволило перейти к комплексным исследованиям газового состава атмосферы. Интенсивно развиваются методики зондирования параметров атмосферы на основе измерений рассеянного солнечного излучения.

5. 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, параметров гравитационных волн и т.д.

6. Несколько повысилось оснащение современными приборами ряда научных и учебных организаций, хотя разовое финансирование (например, в рамках национального проекта «Образование»), как отмечалось и 2 года назад, 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.

II. Как отрицательный фактор можно отметить уменьшение докладов в области атмосферной спектроскопии, что обусловлено, вероятно, близостью сроков проведения соответствующего Симпозиума в Томске. Кроме того, к сожалению, в процентном отношении количество молодых специалистов - участников Симпозиума - остается малым.

III. 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 в 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. 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 и отставание в натурных экспериментах будет только увеличиваться.

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, СПбГУ и т.д.).

В заключение отметим, что значительная часть представленных докладов на Симпозиум МСАРД-2011 была основана на исследованиях, поддержанных РФФИ в последние годы (несмотря на значительное сокращение фондов РФФИ), и большинство из них соответствовали важнейшим актуальным направлениям исследований в области атмосферной радиации и динамике.