Аналитический отчет о проведении
МСАРД-2013
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 2013 в нем приняли
участие 39 иностранных ученых, 7 ведущих
зарубежных специалистов (из США, Германии, Франции, Швейцарии) вошли в состав Программного комитета МСАРД-2013, что подтверждает
достаточно высокий научный уровень Симпозиума. Общее число участников превышало 200 человек.
1. Анализ проблематики
исследований, проводимых в России по научному направлению, к которому относится
научное мероприятие (на основе докладов, включенных в программу мероприятия), и
научных проблем, решению которых способствовало данное мероприятие
Проблематика исследований в области атмосферной радиации и динамики
охватывала 9 направлений, представленных докладами 9 секций симпозиума.
На Пленарном заседании выступили
ведущие ученые России и ряд приглашенных ученых мира с докладами о современных
достижениях в этой области знаний. Академик Г.С. Голицын (ИФА РАН) привел новые
оригинальные результаты анализа уникального подобия в статистическом поведении
различных природных и космических систем. Интересный анализ последних
результатов спутникового эксперимента GOSAT, посвященного
глобальному картированию полей содержания углекислого газа и метана,
представили ученые Японии (The University of Tokyo; Japan). Фундаментальные результаты исследований атмосферного
аэрозоля (наземных и спутниковых) содержались в докладе Горчакова Г.И. с соавторами (ИФА РАН). Доклад
проф. Costas Varotsos (University of Athens, Greece) был посвящен возможностям предсказания различных
геофизических явлений, имеющим характер стихийных явлений. Julian Gröbner (PMOD/WRC, Switzerland) выполнил фундаментальный анализ современного состояния проблем абсолютной
калибровки радиационных измерений. Представлены обзоры современных публикаций в проблеме изменений климата
Земли (И.Л. Кароль
и др., ГГО) и последних результатов численного
моделирования в области исследования влияния естественных и антропогенных
факторов на состояние атмосферы Земли и климат планеты (Rozanov E., PMOD/WRC, Switzerland). Доклад Е.П. Зеге
(Белоруссия) был посвящен описанию нового дистанционного метода определения
состояния снегового покрова в полярных районах земного шара. Анализ возможностей
радио-аккультационных измерений для анализа волновых
процессов в земной атмосфере содержался в докладе В.Н. Губенко и др. (ИКИ РАН).
Секция 1, посвященная исследованиям в области Спутникового зондирования атмосферы и поверхности, была представлена
12 устными и 10 стендовыми докладами. Их тематика достаточно разнообразна и
охватывает основные направления исследований в области получения и использования данных спутникового зондирования параметров
атмосферы и поверхности. 3 доклада (А.В. Мороженко с соавторами, ГАО НАН Украины; P. Kisheha с соавторами, Tel-Aviv University, Israel,
Pacific Northwest National Laboratory, USA; Б.А. Фомина и В.А. Фалалеева (ЦАО, МФТИ)
были посвящены вопросам получения и использования спутниковых оценок
характеристик аэрозоля. 2 доклада (А. Kniffka с соавторами, SAF CM, Germany; А.В. Чернокульский, А.В. Елисеев,
ИФА РАН) были посвящены вопросам оценки параметров
облачности по спутниковым данным. Несколько докладов (Ю.М. Тимофеев с соавторами, СПбГУ;
D. Efremenko с соавторами, Remote Sensing Technology Institute, Germany; Е.К. Крамчанинова, А.Б. Успенский,
НИЦ «Планета», Москва) было посвящено спутниковым оценкам газового состава
атмосферы и вопросам их валидации. 2 доклада (Я.А. Илюшин
и Б.Г. Кутуза,
МГУ, ИРЭ РАН, Россия; А.В. Поляков, Ю.М. Тимофеев, СПбГУ, Россия) посвящены методам комплексного
инфракрасного и микроволнового зондирования. Доклад Е.Л. Музылева с соавторами (ИВП РАН, НИЦ «Планета») посвящен моделированию водного и
теплового режимов обширных территорий с использованием результатов
дистанционного зондирования – оценок параметров подстилающей поверхности, а
также данных об облачности и осадках. Из стендовых докладов отметим доклады И.Л. Кацева
с соавторами (ИФ НАН Белоруссии), Ю.В. Власовой с соавторами (НИЦ «Планета»,
Москва), в которых рассмотрены методы полетной калибровки и интеркалибровки
спутниковой аппаратуры видимого и ИК диапазонов спектра.
По материалам выступлений на Секции 1, обсуждений и дискуссий можно сделать
вывод о том, что 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). В ряде докладов, однако, отмечалось заметное
отставание России в проведении спутникового мониторинга параметров атмосферы и
поверхности.
Доклады Секции 2 "Дистанционное
зондирование атмосферы и подстилающей поверхности в различных областях
спектра" можно разбить на три направления: 1. ИК
зондирование атмосферы; 2. МКВ зондирование; 3. Зондирование в оптическом
диапазоне. В первом направлении был сделан ряд докладов, посвященных
исследованиям газового состава атмосферы с помощью измерений прямого солнечного
ИК излучения высокого спектрального разрешения, в частности доклады В.И. Захарова с коллегами (УФУ,
Екатеринбург; The University of Tokyo, Japan; Institut Pierre Simon Laplace, France, Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research, Germany), А.В. Полякова
и др., Я.А. Виролайнен с
коллегами (СПбГУ). Развитию наземных методов зондирования в УФ и видимой
области спектра были посвящены сообщения А. Боровского
с коллегами (ИФА РАН, Россия; Research Institute for Global Change, Japan) и О.В. Постылякова и
В.А. Иванова (ИФА РАН). Представители ИФА РАН
рассказали о разработке нового и совершенствовании традиционных наземных методов
определения малых газовых составляющих (доклады А. Боровского и др., О.В. Постылякова). В работе А.М. Линковой с коллегами (ИРЭ НАНУ, Украина) подробно описан активно-пассивный метод
определения профиля водности облаков. Интересные данные о
пространственно-временных вариациях содержания водяного пара, полученные с
помощью навигационных систем, были приведены в докладе В.В. Калиникова и др. (ПФУ, Казань).
Новые данные о количественных характеристиках аэрозольного рассеяния были
представлены в докладе Т.В. Бедаревей с коллегами (МГУ, Россия). Анализу
современных проблем и способов их решения в области интерпретации гиперспектральных измерений были посвящены доклады В.В. Козодерова
и др. (МГУ, МФТИ, ИВМ,
Москва; ТГУ, Тверь) и Т.А. Шереметьевой с коллегами (НИИ ОЭП,
Сосновый Бор). В стендовых докладах были приведены интересные данные о
различных дистанционных методах зондирования атмосферы и поверхности (как
пассивных, так и активных), их погрешностях, а также новая информация о
различных параметрах атмосферы и их пространственно-временных вариациях.
Работа Секции 3 была посвящена теории
переноса излучения. Темы докладов связаны с решением актуальных задач
теории переноса и обеспечивают развитие алгоритмов и программ решения новых
теоретических и прикладных задач атмосферной оптики и зондирования атмосферы. Часть
докладов была посвящена дальнейшему развитию теории переноса излучения, совершенствованию
методик решения уравнения переноса излучения (УПИ), остальные
– представляли собой развитие и приложение теории к решению практических задач
дистанционного зондирования. В двух докладах Н.Н. Роговцова (БНТУ, Беларусь) предложена новая версия конструктивной
теории и рассмотрено применение метода редукции общих соотношений инвариантности
для решения различных краевых задач УПИ. Gh. Franssens (Belgian Institute for Space Aeronomy, Belgium) на основе теории
групп показал, что решение векторного УПИ дает
неточное описание преобразования излучения конечным объемом вещества. С.А. Долгушин и
др. (МИЭТ, Москва) провели исследование трех нестационарных
диффузионных моделей переноса излучения в случае плоской геометрии. В докладах В.П. Будака
с коллегами (МЭИ, Россия; Bremen University, Germany) рассматривается вопрос об ускорении сходимости итерационных методов решения уравнения переноса и
излагается алгоритм синтетических итераций при решении УПИ
итерационным двухпотоковым методом.
Остальные доклады посвящены развитию
методик и алгоритмов решения новых теоретических и прикладных задач атмосферной
оптики и зондирования атмосферы. Так в докладах сотрудников ИПМ
им. М.В. Келдыша представлена математическая модель отражения солнечного
света от вертикальной снежной стенки (О.В. Николаева, ИПМ; и A.A. Kokhanovsky, Bremen University, Germany), предложен
новый вариант метода вычисления малоуглового
приближения к решению УПИ и полного решения для
рассеяния света в облаках и морской воде (Л.П. Басс с коллегами, ИПМ
РАН, МИФИ, Курчатовский институт). Новый подход к описанию яркости дневного небосвода, опирающийся на новую
модель радиационного переноса изложен в докладе В.П. Будака и П.А. Смирнова (МЭИ, Россия). С.М. Пригарин
с коллегами (ИВММГ СО РАН, Новосибирск; Ludvig Maximilian University of Munich, Germany) представили результаты численных экспериментов
по исследованию таких атмосферных явлений, как радуги, глории и венцы. Изучено
влияние формы ледяного пластинчатого кристалла на свойства элементов матрицы
рассеяния света (А.В. Бурнашев,
ИОА СО РАН, Томск) и представлены асимптотические
характеристики индикатрисы рассеяния света каплями воды различной формы (Н.П. Романов,
Тайфун, Обнинск). Для расчёта переноса излучения в арктическом льде было создано
программное обеспечение (Э.П. Зеге с коллегами, ИФ НАН
Белоруссии). Это программное обеспечение используется для изучения
светоотражающих свойств арктического льда, а также океанской воды под ледяным
слоем.
Проблемам поляризации (деполяризации) света посвящен доклад R. Larsson (University of Technology, Sweden), показавшего, что учет эффекта Зеемана приводит
к большим значениям поляризации излучения, рассеянного в земной атмосфере, и
доклад Е.Е. Городничева с коллегами (МИФИ), посвященный
проблеме расчета коэффициентов затухания степени линейной и циркулярной
поляризации многократно рассеянного света. Вопросам молекулярной
спектроскопии посвящены доклад В.М. Осипова
и Н.Ф. Борисовой (НИИ ОЭП, Сосновый Бор,
Россия), в котором представлен эффективный метод расчета пропускания излучения
в ИК-окнах прозрачности атмосферы, и доклад Т.Е. Климешиной и др. (ИОА СО РАН, Томск, Россия),
изложивший результаты расчетов спектральной и температурной зависимости
континуального поглощения в окнах прозрачности атмосферы 8–12 и 3–5 мкм
для самоуширения и уширения азотом. 2 доклада
были посвящены исследованиям импульсных характеристик сред (Бусыгин В.П. и др., НИЦ спецконтроля; НПК «Системы
прецизионного приборостроения», Москва, Россия; Ю.В. Пузанов и др., НИЦ спецконтроля; НПК
«Системы прецизионного приборостроения», Москва, Россия).
Работа Секции 4 была посвящена проблеме взаимодействия радиации с облаками и аэрозолем. На секции было
представлено 28 устных и 12 стендовых докладов. Сотрудники ИОА СО РАН (Томск, Россия) в ряде докладов секции подробно
проанализировали радиационные эффекты (С.М. Сакерин с коллегами), оптические и микрофизические
свойства дымной мглы во время массовых пожаров в Сибири летом
Много внимания было уделено измерениям радиационных и микрофизических
параметров атмосферного аэрозоля, созданию их адекватных моделей и
исследованиям пространственной изменчивости аэрозоля. Так В.С. Козлов с коллегами (ИОА СО РАН)
представили результаты измерений оптических и микрофизических характеристик
аэрозоля в
Ряд докладов был посвящен исследованиям влияния аэрозоля на радиационные
характеристики атмосферы и климат. А.А. Акулинин
и В.П. Смиков (ИПФ
АН Молдовы) оценили влияние на инсоляцию вариаций аэрозольной оптической
толщины. В докладе И.А. Горчаковой
и др. (ИФА РАН, НИЦ Планета) проанализированы
радиационные и температурные эффекты пылевого аэрозоля. В докладе А.В. Кушнарёва и А.А. Черемисина
(СФУ, Красноярск, Россия) показано, что фотофоретическое взаимодействие частиц аэрозоля влияет на
скорость коагуляции. В докладе Г.И. Горчакова
и др. (ИФА РАН, МГУПИ, МГУ)
в связи с проблемой учета влияния минерального аэрозоля на климат выполнено
исследование процессов переноса в ветропесчаном потоке на опустыненных
территориях, включая явление резонансной сальтации и
аномально высокой электризации ветропесчаного потока.
6 докладов секции были посвящены исследованиям характеристик облаков, их параметризациям, методикам их распознавания. Результаты
определения параметров облаков в различных географических регионах представлены
в докладе И.Н. Меньшиковой и
др. (РГГМУ, Goddard Space Flight Center, USA). Результаты экспериментального исследования параметров движения облачности различных ярусов
доложены в работе В.О. Федорова
и др. (НПО “Тайфун”, Обнинск, Россия). В докладе A.G. Feofilov и др. (Ecole Polytechnique, France) изучено влияние
распределения ледности по высоте на радиационные
характеристики облаков верхнего яруса. А.Г. Петрушин (МИФИ ИАТЭ, Обнинск, Россия)
разработал подход к параметризации радиационных характеристик смешанных
облаков. Сотрудники НПО “Тайфун” сопоставили различные варианты аппроксимации
распределений облачных капель по размерам (В.Г.
Ераньков и Н.П. Романов) и разработали методику объективного распознавания форм облачности (В.О. Федоров и др.).
Из представленных на симпозиум докладов следует,
что российские ученые в настоящее время успешно решают задачу оценки влияния
атмосферного аэрозоля на радиационный режим атмосферы не только для территории
Российской Федерации, включая ситуации экстремального задымления атмосферы, но
и для других регионов планеты, включая Арктику и Антарктику (E.N. Rusina et al., S.M. Sakerin et al., V.S. Kozlov et al.), Сахару (I.A. Gorchakova et al.) и др.
На Секции 5 "Радиационная климатология и радиационные алгоритмы
в моделях прогноза погоды и климата" было представлено 18 устных и 7 стендовых докладов.
Большинство докладов секции было посвящено результатам многолетних исследований атмосферных радиационных характеристик и их изменчивости. В докладе С.В. Логинова и др. (ИМКЭС СО РАН, Томск) для азиатской территории России за период 2001–2010 гг. исследованы изменчивости поля температуры, потоков радиационного и теплового баланса, облачного покрова, циклонической активности, а также влияние крупномасштабной циркуляции на изменчивость температуры. Е.А. Самуковой (ГГО) представлены результаты анализа многолетних изменений солнечной радиации по данным 210 актинометрических станций Евразии. О.М. Покровский (ГГО) изложил результаты анализа климатически рядов глобальной и региональной облачности за 1983–2009 гг., проведенного в рамках международного спутникового проекта ISCCP. Доклад Н.С. Сидоренкова и др. (ГМЦ России; ПФУ, Казань; ОГЭУ, Одесса, Украина) исследовал закономерности многолетних вариаций продолжительности солнечного сияния и температуры воздуха в России. В докладе Е.В. Горбаренко (МГУ) обсуждалась многолетняя изменчивость составляющих длинноволнового баланса по данным МО МГУ, проанализированы причины, вызывающие тренды роста длинноволнового баланса в последние годы. В докладе О.А. Шиловцевой и др. (МГУ) проведен комплексный анализ климатических ресурсов солнечной энергии Московского региона, а в докладе Е.В. Харюткина с коллегами (ИМКЭС СО РАН, Томск) получены оценки пространственно-временной изменчивости основных климатических величин для территории Западной Сибири (50–70ºс.ш., 60–90ºв.д.) за период 1975–2011 гг. Е.В. Горбаренко (МГУ, Россия) и А.Н. Рублевым (НИЦ Планета) оценены эффекты вклада рассеянного света в апертуру приборов и влияние этих эффектов на многолетние ряды аэрозольной прозрачности атмосферы.
Сотрудники МГУ сообщили о результатах первых измерений балансомером KIPP & ZONEN CNR4 (Е.В. Горбаренко с коллегами) и радиационных наблюдений в Кандалакшском заливе Белого моря зимой 2013 г. (О.А. Шиловцева и др.), о влиянии дымной мглы на ослабление естественной освещенности в Москве (О.А. Шиловцева) и биологически активной УФ радиации на здоровье человека (Н.Е. Чубарова и Е.Ю. Жданова).
В ряде докладов рассмотрены влияние эволюции облачности за последние 10–20 лет, а также микрофизических свойств облаков на компоненты радиационной энергетики системы земля-атмосфера (Л.Р. Дмитриева-Арраго и др., ГМЦ России, Universitat de Girona, Spain), эволюция климата России в 20-ом–начале 21-го века по данным наблюдений и расчетов (П.В. Спорышев, ГГО), оценено воздействие на климат двухслойных и просветленных частиц вулканического происхождения (В.А. Фролькис, ГГО и А.М. Кокорин, Институт океанологии РАН, Санкт-Петербургский филиал, Россия).
На заседании Секции 6, посвященной натурным
исследованиям радиационных характеристик атмосферы и поверхности было
представлено 11 устных и 6 стендовых докладов.
Большое внимание в работе
секции было уделено результатам
комплексных программ исследований атмосферы, наземных измерений аэрозольной
толщи и радиационных характеристик атмосферы, содержания газовых составляющих
атмосферы и анализу их изменчивости. Доклад Г.Г. Матвиенко с соавторами (ИОА СО РАН, ИМКЭС СО РАН, СПбГУ, Государственный научный центр
вирусологии и биотехнологии „Вектор“, Институт химической кинетики и горения СО
РАН) посвящен аппаратно-методическому описанию
комплексного эксперимента, проведенного 22.05.2012 г. в ИОА
СО РАН. В работе С.М. Сакерина с соавторами (ИОА СО
РАН; NASA Goddard Space Flight Center, USA; ААНИИ)
представлены результаты измерений аэрозольной оптической толщи (АОТ) в течение 58-й Российской
антарктической экспедиции. А в докладе К.М. Фирсова с коллегами (ВолГУ,
Волгоград, Россия) – фотометрические измерения АОТ и
общего содержания водяного пара в атмосфере в регионе г. Волгограда.
Данные измерений в Обнинске приземных концентраций озона, окислов азота,
метана, а также АОТ и УФ-радиации представлены в докладе Н.В. Тереба с
соавторами (НПО «Тайфун», Россия). В двух докладах сотрудники ИОА СО РАН привели результаты измерений содержания водяного
пара в атмосфере 22 мая 2012, их сравнений с данными спутниковых измерений (Б.А. Воронин и др.) и результаты
измерений в мае 2012 в Томске кислорода с
использованием Фурье-спектрометра IFS125 M (Б.А. Воронин
с коллегами). Результаты экспериментального исследования пространственной структуры
облачных образований по данным измерений ИК излучения в диапазоне от 8 до 13
мкм доложены И.В. Якименко
с соавторами (Филиал ВПО «НИУ
«МЭИ», Смоленск, Россия). С.В. Смирнов и др. (ИМКЭС СО РАН,
Томск) привел данные измерений УФ-радиации
во время лесных пожаров в районах Томска и Красноярска. Анализу
изменчивости аэрозольно-оптических параметров в
Северной и Южной полярных областях после 2000 года и коротковолнового излучения
на уровне морской поверхности в зависимости от типа облачности в Атлантическом
океане (2004–2007 гг.) посвящены доклады Е.Н. Русиной с коллегами (ААНИИ, Россия) и А.В. Синицына
и С.К. Гулева
(ИО РАН, Москва). П.М. Нагорский с соавторами (ИМКЭС
СО РАН; ТПУ, Томск) привел оценки
спектральных и временных изменений параметров ионизированного излучения на
высотах (0.1, 1, 5, 25 м) и на глубине (0.5, 1.5 м) в зависимости от атмосферных электрических и
метеорологических параметров приземной атмосферы в регионе с резко
континентальным климатом. С.И. Пырикова (Всероссийский НИИ физико-технических и
радиотехнических измерений, Менделеево, Россия) теоретически обосновывает практически
реализуемые решения измерения дальности видимости в атмосфере для ряда научных
и отраслевых задач.
Ряд докладов секции посвящен результатам разработок новых измерительных средств и аппаратно-программных комплексов для натурных исследований. В докладе A. Кузмичева с соавторами (ЦАО) представлен
аппаратно-программный комплекс, размещенный на борту
самолета-лаборатории ЯК-42. В докладах
сотрудников НПО «Тайфун» представлен опытный образец инструментального комплекса для измерений содержания газов
в толще атмосферы и их концентрации в приземном воздухе (Ф.В. Кашин)
и для мониторинга аэрозольных параметров атмосферы (Н.В. Тереб с соавторами). Ю.С. Доброленский с соавторами (ИКИ
РАН; СПбГУ; Университет ИТМО; ГОИ; НПО “Астрон Электроникс”,
Орел, Россия) представил доклад о спектрометре для мониторинга атмосферного
озона и диоксида азота. В докладе В.М. Осипова
с коллегами (НИИ ОЭП, Сосновый Бор; НПК СПП, Москва; НПО Аквастандарт, Санкт-Петербург) рассмотрена автоматизированная система для проверки атмосферных
оптических параметров, предназначенная для определения оптических характеристик
атмосферных трасс при испытании других оптических систем в атмосферных
условиях.
Результаты работы секции, обсуждение докладов и дискуссии свидетельствуют
о заметном оживлении в области натурных экспериментальных исследований и в
области разработки нового инструментального обеспечения для проведения этих
исследований.
На Секции 7 “Характеристики
волн, макроциркуляция и динамические взаимодействия в
атмосферах“ Земли и других планет» было представлено 11
устных и 6 постерных докладов. В докладах Д.В. Кулямина
и В.П. Дымникова (НИВЦ
МГУ) и П. Н. Варгина (ЦАО) обсуждались вопросы трехмерного численного
моделирования общей циркуляции атмосферы и особенности ее перестроек в полярных
областях во время внезапных стратосферных потеплений. Ряд докладов (А. Канухина
и др., РГГМУ; Е.Н. Савенкова и А.И. Погорельцев, РГГМУ; О.С. Кочеткова и др., ИСЗФ СО РАН, Иркутск) посвящен
исследованию климатологии планетарных волн в атмосфере по данным глобальных
метеорологических наблюдений, а также исследованию их роли в формировании внезапных
стратосферных потеплений. В докладе Е.Н. Савенковой
и А.И. Погорельцева выполнено также численное моделирование влияния
фаз квазидвухлетних колебаний скорости зонального
ветра в экваториальной области на структуру планетарных волн на всех широтах. В
докладе Г.В. Руденко (ИСЗФ СО РАН, Иркутск) проанализированы изменения
низкочастотных колебаний верхней атмосферы, обусловленные сильной молекулярной
вязкостью и теплопроводностью. Доклады О.С. Кочетковой и др. (ИСЗФ СО
РАН, Иркутск), М.А. Рудневой и др., Е.Н. Савенковой и А.И. Погорельцева (РГГМУ), а также Е.Г. Мерзлякова
с коллегами (ИЭМ, НПО Тайфун) посвящены проблемам исследования климатологии внезапных
стратосферных потеплений и их эффектов в верхней атмосфере из анализа
метеорологической и экспериментальной информации и путем численного
моделирования. В докладе Е.В. Девятовой
и др. (ИСЗФ СО РАН, Иркутск) анализируются крутильные
колебания и их роль в динамике средней атмосферы.
Значительное внимание уделено проблемам параметризации теплового и
динамического воздействия мезомасштабных волн в атмосфере и учету этих эффектов
в численных моделях динамики, общей циркуляции и теплового режима атмосферы
(доклады А.В. Коваля и др.
(СПбГУ, РГГМУ);
А.С. Зарубина с коллегами, РГГМУ). Доклады Т.М. Беляева и Г.М. Шведа (СПбГУ), а также С.И. Ермоленко и др. (СПбГУ; University of Leipzig, Germany; Potsdam Institute for Climate Impact Research, Germany) посвящены анализу синхронных микробарографических и сейсмографических измерений вариаций
приземного давления и вертикальных перемещений земной поверхности в области
периодов внутренних гравитационных волн и теоретической интерпретации этих
измерений. В стендовом докладе Г.А. Фролова (СПбГУ) проанализированы высокие гармоники
приливных колебаний по микробарографическим и
сейсмографическим измерениям.
Программа Секции 8 “Структура и состав средней и верхней
атмосферы Земли и других планет” включала 12 устных и 6 стендовых
докладов. Основные направления докладов составляли: (а) Изменчивость температуры мезосферы Земли по данным
измерений; (б) Теоретические и экспериментальные исследования
состава средней атмосферы Земли; (в) Структура и состав планет земной группы.
В двух докладах (М.А. Черниговская и др. (ИСЗФ СО РАН, ИОА СО РАН, ИКФИА СО РАН); П.В. Новиков и др. (КрИЖТ, СФУ, НПО “Тайфун”, ИПГ, ИКФИАСО РАН, ИОА СО РАН; ТГУ)) приведены результаты исследования влияния солнечной активности на содержание озона и температуру атмосферы Земли. На пленарную сессию был делегирован доклад (E. Rozanov, PMOD/WRC, Switzerland), в котором приведены оценки влияния уменьшения изменчивости солнечной активности на климат и содержание озона в ХХI веке.
Результаты анализа измерений температуры мезосферы были представлены в двух
докладах (О.С. Угольников и
И.А. Маслов (ИКИ РАН); В.И. Перминов и др. (ИФА
РАН, ИСЗФ СО РАН, ИЭЭ РАН)).Анализ измерений температуры и давления
поляризационным методом показал, что результаты согласуются со спутниковыми наблюдениями
как в абсолютных значениях, так и в воспроизведении сезонного хода температуры
мезосферы. Выявлены квазидвухлетние и пяти с
половиной летние колебания температуры мезопаузы.
Существенное внимание в работе секции было посвящено анализу состава атмосферы в полярных и приполярных районах. Исследование влияния арктических выбросов метана на состав и структуру атмосферы (С.П. Смышляев с соавторами, РГГМУ, ИПФ, ИВМ РАН) показало, что эти выбросы могут иметь как локальные, так и глобальные последствия. Микроволновое исследование вертикального распределения озона над Москвой (Е.П. Кропоткина с коллегами, ФИ РАН, Москва, Россия) показало сильное влияние полярного вихря не только на полярный озон, но и на его содержание в средних широтах. Анализ измерений водяного пара в арктической стратосфере (С.М. Хайкин с соавторами, ЦАО; Institute for Atmospheric and Climate Science, Switzerland; DWD Meteorologisches Observatorium Lindenberg, Germany; Finnish Meteorological Institute, Finland; Institute for Energy and Climate Research, Germany; NASA Langley Research Center, USA; JPL/NASA, USA) позволил проследить фазы развития процессов дегидратации полярной стратосферы, оказывающей ключевое влияние на формирование озоновых аномалий.
Два доклада были посвящены исследованию структуры и состава других планет (В.И. Шематович (ИАСАН, Москва); А.А. Федорова и др. (ИКИ РАН, МФТИ; LATMOS/CNRS, France ; LESIA, France). По изучению ультрафиолетовых эмиссий корон планет земной группы были получены данные о составе атмосфер Венеры, Земли и Марса. Данные затменных наблюдений атмосферы Марса позволили получить вертикальное распределение аэрозоля и оценить его фрактальный состав.
В стендовых докладах были
представлены результаты исследования водяного пара в верхней тропосфере и нижней
стратосфере (А.Н. Лукьянов с коллегами, ЦАО),
особенностей изменения температуры в Сибири и Дальнем Востоке во время
внезапных стратосферных потеплений (М.А. Черниговская
и др., ИСЗФ
СО РАН; ИОА СО РАН; ИКФИА
СО РАН; ИКИР ДВО РАН), а
также влияния Чебаркульского метеорита на
стратосферный аэрозоль (П.В. Новиков и др. (КрИЖТ; НПО
“Тайфун”; ИПГ; ИКФИА СО
РАН; ИОА СО РАН).
В 10-ти докладах, представленных на заседании 9-ой Секции “Фотохимия
и кинетика возбужденных состояний атомов и молекул и неравновесное излучение в
атмосфере Земли и других планет”, были рассмотрены следующие научные проблемы:
1)
Расчет
заселенностей колебательных уровней разных молекул (В.П. Огибалов и В.А. Янковский и др. (СПбГУ),
A.G. Feofilov с коллегами (Ecole Polytechnique, France). В этих докладах также были оценены перспективы использования эмиссий этих
молекул в задачах дистанционного зондирования МГС
атмосферы.
2)
Новые
результаты систематических наблюдений и анализ пространственно-временных
вариаций изучений молекул OH(6, 2) и OH(3, 1) в
ИК диапазоне спектра в высокоширотной мезосфере Земли (И.И. Колтовской с коллегами (ИКФА СО РАН, Якутск, Россия) и эмиссий SO2 в ИК и УФ областях спектра на Венере (Д.А. Беляев и др., ИКИ РАН, Россия).
3)
Фотохимия неравновесно
заселенных электронно-колебательно возбужденных
уровней молекулы кислорода в мезосфере и нижней термосфере Земли (В.А. Янковский и др., СПбГУ), электронно
возбужденных уровней H2SO4 и SO2 в верхней атмосфере Венеры (Д.А. Беляев и др., ИКИ РАН, Россия).
4)
Новые расчеты спектральных параметров
для ряда многоатомных молекул атмосферных газов Н2О, ОH, HDO и СО2.
Эти результаты внедряются в международные базы спектральных
данных HITRAN, IUPAC, GEISHA (Б.А. Воронин с коллегами (ИОА СО РАН, Россия), С.П. Гавва и
С.С. Клыков С. С. (СГТУ, Саратов).
5)
Новые результаты моделирования
воздействия на атмосферу Земли космического излучения (В.Е. Тимофеев и С.Н. Самсонов, СВФУ,
Якутск) и импульсного источника ионизации (В.П. Бусыгин и
др., НПК
«Системы прецизионного приборостроения», Москва, Россия).
2. Степень влияния российских ученых на
решение упомянутых задач
Вклад российских ученых
заметно возрос за последние годы или значителен в решение следующих задач:
1. Атмосферной
спектроскопии высокого спектрального разрешения и получение большого объема
новой уникальной информации о составе атмосферы в связи с появлением новой
аппаратуры, Фурье-спектрометров высокого спектрального разрешения, в
Санкт-Петербурге, Екатеринбурге и Томске.
2. Развитие теории
переноса излучения. Несмотря на некоторое замедление исследований в этой
области в связи со старением коллектива исследователей, нельзя не отметить работы
Сибирской школы по Монте Карло, сеточные численные методы, разрабатываемые в ИПМ РАН, и работы по численному решению УПИ
(МГУ) – все они имеют важное значение для развития теории переноса.
3. Оценки влияния
атмосферного аэрозоля на радиационный режим атмосферы. Российские ученые в
настоящее время успешно решают задачу оценки влияния атмосферного аэрозоля на
радиационный режим атмосферы не только для территории Российской Федерации,
включая ситуации экстремального задымления атмосферы, но и для других регионов
планеты, включая Арктику и Антарктику.
4. Исследования радиационного баланса
системы атмосфера-подстилающая поверхность.
Наибольшее количество новых результатов получено по оценке влияния облачности
благодаря привлечению спутниковых данных дистанционного зондирования.
5. Исследования крупномасштабной динамики и мезомасшабных волн в тропосфере, стратосфере и верхней
атмосфере. Следует отметить большое количество новых результатов в области
климатологии и численного моделирования внезапных стратосферных потеплений и
глобальной климатологии мезомасштабных волн в средней атмосфере по данным
наблюдений GPS спутников.
6. Решение задач с нарушением ЛТР
в планетных атмосферах (Земля, Марс, Венера). Российские ученые продолжают
доминировать как в области интерпретации экспериментальных наблюдений, так и в
сфере построения соответствующих фотохимических моделей. При этом необходимо
подчеркнуть, что нарастает неприятная тенденция: всё большая часть
экспериментальных данных получена на космических аппаратах других стран.
3. Оценка
обеспеченности данного научного направления научными кадрами и научным
оборудованием
1. Главная проблема – старение науки в России. Только часть работ поддержана грантами РФФИ, Президента и Президиума РАН.
Из-за отсутствия адекватного финансирования число студентов и
аспирантов в направлениях, в которых российская научная школа имеет приоритет,
постоянно снижается в последние 15 лет.
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.).
4. Развитие теоретических работ в области
атмосферной радиации и динамики климатологии сдерживает недостаток
экспериментальных данных по различным радиационным характеристикам атмосферы и
поверхности. Это связано с указанной выше слабостью аппаратурной базы
радиационных исследований, незначительным количеством комплексных натурных
радиационных экспериментов, почти полным отсутствием самолетных и аэростатных
исследований.
4. Оценка степени взаимного соответствия
проблематики проектов, поддержанных РФФИ (по представленным докладам), и перечня
актуальных проблем, упомянутых выше
Проекты, поддержанные РФФИ, соответствуют
представленной на симпозиуме проблематике и способствовали решению актуальных
проблем атмосферной радиации и динамики. Однако, лишь примерно 30–40% из работ,
представленных на МСАРД-2013 и посвященных актуальным проблемам этой области
науки, поддержаны грантами РФФИ.