Аналитический отчет о проведении МСАРД-2015

 

Международный симпозиум МСАРД-2015, проведенный 23-26 июля 2015 года, был посвящен обсуждению современных проблем атмосферной радиации и динамики. Проводимый регулярно (раз в 2 года), этот симпозиум 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 2015 г. в нем приняли участие 22 иностранных ученых, 7 ведущих зарубежных специалистов (из США, Германии, Франции, Финляндии Швейцарии) вошли в состав Программного комитета МСАРД-2015, что подтверждает достаточно высокий научный уровень Симпозиума. Общее число участников превышало 180 человек, представлено 232 доклада. 9 секций симпозиума охватывают всю проблематику исследований в области атмосферной радиации и динамики, поэтому аналитический отчет посвящен анализу результатов исследований, представленных на всех секциях симпозиума.

 

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

На Пленарном заседании выступили ведущие ученые России и мира с докладами о современных достижениях фактически во всех представленных на симпозиуме направлениях развития атмосферной радиации и динамики. Академик Г.С. Голицын (ИФА РАН) привел новое оригинальное объяснение энергетического спектра космических лучей. В докладе W. Smith с соавторами (USA) был сделан обзор работ, выполненных в США и ЕС, по созданию и применению гиперспектральных ИК-зондировщиков наземного, самолетного и спутникового базирования. Рассмотрены алгоритмы дистанционного определения геофизических параметров по данным ИК-зондировщиков в условиях облачной атмосферы. Обсуждаются проведение и результаты валидационных кампаний для спутниковых ИК-зондировщиков. Описание аппаратуры ИКФС-2, МТВЗА-ГЯ и результаты летных испытаний КА "Метеор-М" N 2 приведены в докладе В.В. Асмуса с соавторами ("НИЦ "Планета"). Отмечена необходимость продолжения работ по абсолютной калибровке и валидации данных МТВЗА-ГЯ в каналах сканера и зондировщика. М.Е. Горбунов (ИФА им. А.М. Обухова РАН) рассказал о методах и приложениях радиозатменного зондирования атмосферы Земли. Варгин П.Н. (ЦАО, Долгопрудный) и Е.М. Володин (ИВМ РАН, Москва) представили развитие климатической модели ИВМ РАН и проанализировали динамическое взаимодействие стратосферы и тропосферы по данным моделирования и наблюдений. В пленарном докладе Г.И. Горчакова с соавторами (ИФА РАН) были поставлены ключевые задачи физики атмосферного аэрозоля и представлены новые результаты исследований процессов в ветропесчаном потоке на опустыненных территориях. Временная и пространственная изменчивость УФ радиации и УФ ресурсов на территории Северной Евразии была продемонстрирована Чубаровой Н.Е. с соавторами (МГУ, Москва), а взаимосвязь динамики и состава атмосферы при атмосферном блокировании на европейской территории России летом 2010 г. – в докладе С.А. Ситнова с соавторами (ИФА РАН). И.Л. Кароль с коллегами из ГГО им. А.И. Воейкова рассказал о связи арктического метана с региональным климатом.

 

Секция 1, посвященная исследованиям в области Спутникового зондирования атмосферы и поверхности, была представлена 17 устными и 12 стендовыми докладами. По тематике исследований их можно подразделить на 3 направления: 1) развитие методов и средств спутникового зондирования; 2) калибровка и валидация данных спутниковых ИК- и МВ-зондировщиков; 3) использование спутниковых данных в различных приложениях.

По первому направлению два приглашенных доклада посвящены созданию первого отечественного гиперспектрального ИК-зондировщика ИКФС-2, установленного на новом метеоспутнике "Метеор-М" N 2. В докладе Ф.С. Завелевича с соавторами (ГНЦ «Центр Келдыша») дано описание аппаратуры ИКФС-2, приведены результаты летных испытаний. В докладе А.В. Полякова с соавторами (СПбГУ) приведены данные, подтверждающие достоверность спектров ИКФС-2, обсуждаются также алгоритмы восстановления геофизических параметров по измеряемым спектрам и методы валидации спутниковых продуктов. Описание прибора, методики калибровки и получения информационных продуктов по данным микроволнового сканера/зондировщика МТВЗА-ГЯ КА "Метеор-М" N 2 приведено в докладе Л.М. Митник с соавторами (ТОИ ДВО РАН). В докладе Я.И. Ильюшина и Б.Г. Кутуза (МГУ) приведены результаты численного моделирования переноса теплового радиоизлучения (на длинах волн 3, 8, 15.4 и 22 мм) трехмерной дождевой ячейки в зависимости от интенсивности дождя. В докладе Д.В. Кондрик с соавторами (Нансен-Центр) обсуждается применение био-оптического алгоритма для анализа спутниковых снимков и оценки пространственно-временной динамики цветений микроводорослей в акваториях Мирового океана. В докладе Н.А. Терешина с соавторами (МГУ) рассмотрен метод оценки интегрального влагосодержания атмосферы по данным спутниковых навигационных систем. Доклад А.Г. Павельева с соавторами (ИРЭ РАН) содержит предложения по совершенствованию методов радиозатменного зондирования атмосферы и ионосферы Земли и планет.

По второму направлению представлены 2 устных и 2 стендовых докладов. В докладе Д.Д. Козлова с соавторами (Центр Келдыша) предложено выполнять контроль бортовой калибровки и валидацию данных измерений ИК-зондировщика ИКФС-2 путем сопоставления с измерениями аппаратуры SEVIRI/Meteosat 10 в ИК-каналах. В стендовом докладе Ю.В. Киселевой, А.Н. Рублева (НИЦ «Планета») обсуждается метод интеркалибровки измерений сканирующих радиометров геостационарных метеоспутников по данным гиперспектральных ИК-зондировщиков. Стендовый доклад А.Б. Успенского с соавторами содержит описание метода абсолютной калибровки и валидации данных измерений микроволнового сканера/зондировщика МТВЗА-ГЯ КА "Метеор-М" N 2. В докладе О.О. Силюк с соавторами (БГУ) рассмотрен метод кросс-калибровки спутниковых съемочных систем БКА и КА Landsat 8.

Доклады по третьему направлению охватывают различные области применения спутниковых данных. В докладе R. Imasu с соавторами (Japan) представлены результаты сезонного мониторинга тропосферного содержания СО₂ (ХСО₂) в районе Токио по данным японского спутника GOSAT и наземным (in-situ) наблюдениям. В докладе A.G. Feofilov et al. (France) обсуждаются глобальные данные по облакам высокого яруса (типа Ci), полученные по информации спутниковых ИК-зондировщиков. В докладе А.Ф. Нерушева (НПО «Тайфун») проанализирована динамика высотных струйных течений по данным радиометра SEVIRI/Meteosat-9, -10. В докладе P. Kisheha с соавторами (Israel, USA) исследовано влияние пылевых облаков на пространственное распределение облачности и аэрозоля над тропической зоной Атлантики. В докладе М.В. Тарасенкова с соавторами (ИОА СО РАН) предложен метод атмосферной коррекции спутниковых изображений для определения коэффициентов отражения земной поверхности. В докладе А.А. Кулешова с соавторами (ИПМ РАН) предложена и испытана оригинальная методика усвоения данных дистанционного зондирования уровня океана в численной модели динамики для Атлантики. В докладе Н.Ю. Захваткиной с соавторами (Нансен-Центр) выполнен сравнительный анализ различных алгоритмов автоматической классификации морского льда по спутниковым радиолокационным изображениям. В стендовом докладе L. Jurganov с соавторами (USA) обсуждается возможность и рассмотрены результаты спутникового мониторинга содержания тропосферного метана в Арктике над Северным Ледовитым океаном.

 

В Секции 2 "Дистанционное зондирование атмосферы и подстилающей поверхности в различных областях спектра" было представлено 37 докладов (17 устных и 20 стендовых). Доклады были посвящены следующим направлениям в дистанционном зондировании атмосферы и поверхности: 1. Радиофизические методы зондирования. 2. Методы дифференциальной спектроскопии. 3. ИК спектроскопия. 4. Методы рассеяния. 5. Лидарное зондирование. 6. Прочее (зондирование поверхности, ионосферы и т.д.).

Доклады по радиофизическим методам освещали как пассивные, так и активные методы, а также использование радионавигационных систем. Доклад Д.М. Караваева (ВКА, СПб) был посвящен обзору разнообразных исследований авторов и их коллег в последние примерно 20 лет и наглядно демонстрировал большое количество информации о температуре, влагосодержании атмосферы и характеристиках облаков, полученной в наземных экспериментах. В докладе Е.Н. Кадыгрова (ЦАО) были рассмотрены точностные характеристики радиофизических методов и приборов при измерениях термодинамических характеристик атмосферы. В докладе И.Т. Бубукина (НИИРФИ, Н.-Новгород) были представлены результаты оригинальных исследований механизмов переноса растворенных атмосферных газов через морскую поверхность. В докладе А.М. Линкова и Г.И. Хлопова (ИРЭ НАН Украины) был проанализирован активно-пассивный метод для измерения параметров жидких осадков. В трех докладах (И.А. Готюр и др., В.Е. Хуторов и др., Г.Н. Ильин и др.) были рассмотрены методы оценки тропосферной задержки радионавигационных сигналов. Ряд докладов радиофизического направления, представленных сотрудниками СПбГУ, был посвящен анализу информативности и погрешностей наземных МКВ измерений. В докладах ряда сотрудников КФУ были рассмотрены важные технические и организационные особенности проведения радиофизических исследований параметров атмосферы и поверхности.

Исследования с использованием метода дифференциальной спектроскопии были посвящены в основном изучению газового состава атмосферы. Так доклад А.Н. Боровского и др. (ИФА) был посвящен определению (впервые России) интегрального содержания формальдегида в тропосфере. Оценки интегральной эмиссии NOx мегаполисом Санкт-Петербурга по данным мобильных ДОАЗ измерений тропосферного содержания NO2 на замкнутой кольцевой трассе были представлены также в пионерском докладе Д.В. Ионова и А.В. Поберовского (СПбГУ). Возможности мониторинга содержания следов двуокиси серы после извержения вулкана Баурдарбунга были рассмотрены в докладе В.В. Широтова и Н.В. Тереб (НПО “Тайфун”). Рассмотрению возможностей метода дифференциальной спектроскопии по исследованию состава атмосферы по наблюдениям рассеянной солнечной радиации в облачных условиях был посвящен доклад В.А. Иванова и др. (ИПФ, Беларусь). Отметим методические исследования по сравнениям расчетных и экспериментальных эффективных воздушных масс в ДОАЗ методике измерений общего содержания озона (С.Д. Шварева и др. (СПбГУ)).

Большое внимание участников симпозиума привлек доклад группы авторов СПбГУ, посвященный  обзору аппаратурных возможностей и результатов комплексного мониторинга газового состава атмосферы, температуры и влажности тропосферы, водности облаков, характеристик аэрозолей, приземных концентраций важных атмосферных газов и т.д. Такие комплексные исследования содержаний климатически важных газов в России были организованы впервые. В докладе Я.А. Виролайнен и др. (СПбГУ) приведены новые данные по сопоставлениям наземных и спутниковых измерений содержания озона с помощью различных приборов и продемонстрированы возможности наземной солнечной ИК спектрометрии высокого разрешения для получения информации об элементах вертикальной структуры содержания озона. В докладе В.С. Ракитина и др. (ИФА) приведены интересные экспериментальные результаты по сравнению загрязнения атмосферы мегаполисов Москвы и Пекина окисью углерода. Отметим доклад М.А. Макаровой и др. (СПбГУ), в котором сопоставлены результаты наземных ИК измерений общего содержания метана и данных трехмерного численного моделирования.

В области дистанционного зондирования атмосферы методами рассеяния отметим интересные доклады Бородина С.А. и др. (НПО «Тайфун»), посвященного численному моделированию обратной задачи рассеяния, реализованной в комбинированном методе ореолов, В.И. Титова и др. (НИРФИ) о возможностях определения приповерхностного поля ветра по оптическим изображениям взволнованной водной поверхности, а также О.Ю. Антохиной и др. об исследованиях химического состав аэрозоля в тропосфере фоновых районов юга западной Сибири в периоды проведения комплексных атмосферных радиационных экспериментов ИОА СО РАН в 2011-2013 гг.

В области лидарного зондирования атмосферы было представлено два доклада - доклад С.В. Самойловой и др. (ИОА) о восстановлении функции распределения аэрозольных частиц по размерам по данным зондирования многочастотным лидаром и доклад А.Д. Егорова и др. (РГГМУ) с описанием новых методов многопозиционного лидарного зондирования атмосферы.

Первые результаты исследования характеристик аэрозолей с помощью фотометра Симел вблизи Санкт-Петербурга были представлены в докладе И.С. Французовой и др (СПбГУ). Проблемы распознавания объектов лесного покрова по данным дистанционного оптического зондирования были подробно проанализированы в докладе В.В. Козодерова и др. (МГУ).

 

Работа Секции 3 была посвящена теории переноса излучения. 13 устных и 4 стендовых докладов, представленных на этой секции, освещали последние достижения в развитии теории переноса, создании моделей излучения в различных областях спектра, совершенствовании методик решения уравнения переноса излучения (УПИ) и результаты приложения теории к решению практических задач. В теоретическом докладе Н.Н. Роговцова (БНТУ, Беларусь) даны строгие аналитические представления функций Грина скалярного УПИ и эффективные алгоритмы их отыскания. Ряд докладов был посвящен вопросам расчета переноса излучения с различными банками данных (Т.Ю. Чеснокова и др. (ИОА)), при лимбовых наблюдениях (В.М. Осипов (НИИ ОЭП)), в условиях non-LTE (A.G. Feofilov (France)), в условиях облачности (В.П. Будак и др. (МЭИ), С.М. Пригарин (ИВММГ,Новосибирск), D.S. Efremenko et al. (Germany)), в рассеивающей атмосфере (Б.А. Фомин (ЦАО) и В.А. Фалалеева (ИФА)).

Ряд докладов был посвящен приложениям теории переноса к практическим вопросам дистанционного определения свойств атмосферного аэрозоля (О.В. Николаева и др. (ИПМ)), загрязненной поверхности (Е.В. Калашников  (НИИ ОЭП)), оптически мелководных природных вод (Д.В. Поздняков и др. (Нансен-центр)) и др.

Все перечисленные исследования были выполнены на уровне не уступающем мировому и безусловно способствуют развитию теории переноса излучения в атмосфере. Однако, следует отметить недостаток теоретических исследований, связанный с недостатком специалистов  такой квалификации. Кроме того, было отмечена необходимость более интенсивного развития алгоритмов обработки информации , полученной в условиях non-LTE.

 

Работа Секции 4 была посвящена проблеме взаимодействия радиации с облаками и аэрозолем. На секцию было представлено 24 устных и 15 стендовых докладов, в том числе, при поддержке 15 грантов РФФИ.

Научной проблеме взаимодействия радиации с облачностью было посвящено 6 докладов. В докладе А.Г. Петрушина (ИАТЕ, Обнинск) предложена параметризация основных оптических, микрофизических и радиационных характеристик смешанных облаков. В.В. Чукин с соавторами (РГГМУ) использовали модель фазового состава смешанного облака для оценки параметров ледяных ядер по данным спутниковых измерений. Л.Р. Дмитриева и др. (Гидрометцентр) изучили влияние изменчивости фазового состава смешанных облаков на радиационный режим атмосферы. И.М. Насртдинов и др. (ИОА) проанализировали влияние разорванной облачности на спектральные характеристики нисходящей радиации. С.В. Авакян и Г.А. Гачелян (ГОИ) рассмотрели вопрос о возможном влиянии космических факторов на глобальную облачность. В.П. Бусыгин и др. (12 ЦНИИ Минобороны) получили численные оценки наблюдаемости молний из космоса через облачный слой.

Большинство докладов было посвящено исследованию состава и свойств атмосферного аэрозоля, а также его радиационных эффектов. В.А. Фролькис и А.М. Кокорин (ПГУПС) исследовали чувствительность радиационного форсинга к вариациям состава стратосферного аэрозоля. В докладе И.А. Горчаковой и др. (ИФА) оценены радиационные и термические эффекты дымового аэрозоля. Задача переноса излучения с учетом поляризации рассмотрена в докладе Т.А. Сушкевич с соавторами (ИПМ). С.П. Смышляев и др. (РГГМУ) рассчитали вклады прямого и рассеянного УФ излучения, приходящего к земной поверхности. М.А. Свириденковым с соавторами (ИФА) предложен новый подход к определению характеристик тропосферного аэрозоля с использованием данных измерений в плоскости солнечного вертикала. Актуальной проблеме исследования сажевого аэрозоля посвящен доклад А.А. Виноградовой и др. (ИФА), в котором оценены выбросы черного углерода в атмосферу на территории России и доклад В.М. Копейкина и др. (ИФА) о содержании сажевого аэрозоля в Арктике. В докладе Г.И. Горчакова с соавторами (ИФА) проанализированы вариации массовой концентрации аэрозоля в задымленной атмосфере московского региона с учетом дальнего переноса и близких источников дыма. Результаты определения содержания органического и элементного углерода в центральной Сибири представлены в докладе С.Ю. Мироновой и др. (СПбГУ).

В ряде докладов обсуждается влияние изменчивости относительной влажности воздуха на аэрозоль. С.А. Терпугова и др. (ИОА СО РАН) проанализировали влияние влажности на характеристики поглощающего аэрозоля. Гигроскопические свойства и химический состав аэрозоля по данным измерений на высотной мачте в Зотино охарактеризованы в докладе Г.Н. Миронова и др. (СПбГУ). Новый метод определения параметра гигроскопичности предложен в докладе О.А. Ивановой и др. (СПбГУ). В докладе А.В. Карпова (ИФА РАН) сопоставлены корреляционный и градиентный методы определения вертикальных потоков аэрозоля с опустыненных территорий.

В докладе А.А. Черемисина и др. (СФУ) представлены результаты исследований эффекта фотофореза на распределение аэрозоля в стратосфере и мезосфере. А.А. Филей (ДЦ НИЦ "Планета") с соавторами разработали новый подход к определению параметров вулканического пепла по данным спутникового зондирования. Н.П. Романов и др. (НПО ”Тайфун”) изучили динамику микроструктуры аэрозоля в большой аэрозольной камере.

В нескольких докладах приводятся сведения о содержании и других характеристиках аэрозоля в различных слоях атмосферы на разных территориях. В докладе А.А. Черемисина и др. (СФУ) обсуждается распределение аэрозоля в средней атмосфере над Сибирью по данным лидарного зондирования (П.В. Новиков и др. (КИЖТ)). Вариации свойств и состава аэрозоля обсуждаются в докладе В.Ф. Родионова и др. (ААНИИ) и в докладе С.А. Терпуговой и др. (ИОА РАН) в приводном слое атмосферы, в том числе, вдоль северного морского пути (Д.М. Кабанов, В.В. Полькин и др. (ИОА)), на архипелаге Шпицберген (Д.М. Кабанов и др.), в Китае (А.С. Емиленко и др. (ИФА)), в Подмосковье (А.А. Исаков и др.(ИФА)) и на полярных станциях (Е.Н. Русина и др. (ААНИИ)).Н.В. Панкратова и др. (ИФА) выполнили сопоставление данных мониторинга аэрозольной оптической толщины на станциях актинометрической сети РФ и на станциях AERONET. В докладе T. Ghassan et al. (USA) показано, что аппаратурный комплекс, установленный на финском спутнике S-NPP, позволяет исследовать стратосферный аэрозоль.

Aculinin et al. (Moldova) представили доклад, посвященной исследованию вариации УФ радиации и спектральной прозрачности в Кишиневе. И.П. Романов c коллегами (НПО ”Тайфун”) проанализировали изменчивость наблюдаемых и моделируемых радуг. T. Sukhodolov et al. (Switzerland) проанализировали вариации скорости фотолиза при вариациях солнечного излучения. В докладе Е.Ю. Ждановой (VUE) обсуждается УФ-недостаточность облучения для человека в г. Москве.

 

На Секции 5 "Радиационная климатология и радиационные алгоритмы в моделях прогноза погоды и климата" было представлено 19 устных и 13 стендовых докладов. Данная проблематика особенно актуальна в связи с необходимостью улучшения радиационных схем моделей прогноза погода и климата. Большую актуальность также имеет анализ многолетней изменчивости данных радиационных измерений в различных регионах мира по данным наземных и спутниковых измерений. Исследования, представленные  на секции 5, были поддержаны различными проектами РФФИ (№15-45-02655, 15-01-00783, 14-01-00197, 15-01-00783, 14-01-00197, 15-05-03612, 14-05-00526, №14-05-00590, №14-05-93108).

Многие доклады секции были посвящены результатам анализа многолетних исследований атмосферных радиационных характеристик и их изменчивости. Рассмотрены изменчивость аэрозольной оптической толщины в 20-21 веке (H. Ohvril (Estonia) с коллегами из России и США), изменения в радиационных процессах и атмосферной циркуляции в Западной Сибири и их влияние на изменение климата (С.В. Логинов и Е.В. Харюткина (ИМКЭС СО РАН, Томск), временная изменчивость наземных и спутниковых измерений облачности (А.В. Чернокульский (ИФА)), изменчивость различных составляющих радиационного баланса и аэрозольной оптической толщины в Москве (Е.В. Горбаренко (МГУ), УФ радиации в области спектра 300-380 нм в Москве (Е.И. Незваль (МГУ)), естественной освещенности вертикальных поверхностей (О.А. Шиловцева (МГУ)), оптической плотности атмосферы на среднеширотных и полярных станциях (Е.Н. Русина (ААНИИ)). Обсуждался доступный потенциал солнечной радиации в республике Казахстан и возможность его использования (С.Е. Полякова (КНУ, Казахстан), тенденции многолетней изменчивости солнечной радиации на территории западной Сибири (Т.К. Скляднева (ИОА)).

Ряд докладов был посвящен разработке или анализу существующих моделей для расчетов радиационных потоков (В.В. Стадник (ГГО), И.Н. Мельникова (РГГМУ)), оценке погрешностей (К.М. Фирсов (ВГУ)), выявлению связи коротковолновых потоков с температурой воздуха (Е.И. Хлебникова (ГГО)) и влияние облаков на формирование потоков длинноволновой радиации (Л.Р. Дмитриева (РОСГИДРОМЕТ)). Два доклада по исследованию мезомасштабной модели COSMO-RU с разрешением 1 км были сделаны от лица коллектива МГУ и Гидрометцентра России М.В. Шатуновой и А.А. Полюховым. В докладе T. Sukhodolov (PMOD/WRC,Switzerland) проведёно взаимосравнение моделей фотохимических реакций в атмосфере, а в докладе В.А. Фролькиса (СПбГУ) оценена чувствительность радиационного форсинга и радиационной температуры атмосферы к структуре стратосферного сернокислого аэрозоля и его параметров.

Два доклада в секции были посвящены спутниковому мониторингу аэрозоля (G. Taha (NASA, USA) и А.А. Филей (ДЦ НИЦ «Планета»)), свойства дымового аэрозоля в западной Сибири в 2012 г. оценены в докладе И.М. Насртдинова (ИОА).

Проанализированы воздействие УФ радиации на человека в Московском регионе (Е.Ю. Жданова (МГУ)) и качество радиационных данных международного архива МРЦД (А.В. Цветков (ГГО)).

В секции принимали участие ряд молодых специалистов из МГУ, ИФА РАН, ИМКЭС СО РАН, которые были соавторами докладов или делали самостоятельные устные сообщения (Жданова Е.Ю., Чернокульский А.В., Полюхов А.А.. Харюткина Е.В.). 

 

На заседании Секции 6, посвященной натурным исследованиям радиационных характеристик атмосферы и поверхности было представлено 10 устных и 6 стендовых докладов. Большое внимание было уделено анализу результатов долгосрочных наземных измерений различных параметров атмосферы, в том числе: потоков нисходящей длинноволновой радиации и эффективного излучения подстилающей поверхности в высоких широтах (Р.В. Бекряев (СПбГУ, ГГО)), грозовой облачности Московского региона (А.Л. Мозер (НИЦ “Планета”)), концентрации углекислого газа в районе Петергофской станции (С. Фока (СПбГУ)). Проанализирована изменчивость атмосферной турбулентности в районе озера Байкал (Е.А. Копылов (ИОА)), концентрации окиси, двуокиси углерода в нижнем 300-метровом слое атмосферы (Н.Е. Каменоградский (НПО «Тайфун»)) и метана (Н.И. Сизов (НПО «Тайфун»)) по данным станции мониторинга Обнинск, углерода и метана в атмосфере в районе Санкт-Петербурга (Д.К. Арабаджян (СПбГУ)). В докладе В.С. Ракитина (ИФА) было проведено сравнение спутниковых и наземных измерений CO и CH₄ в фоновых и загрязненных условиях. В докладе А.В. Синицына (ИО РАН) по данным, полученным в ходе рейсов на НИС ИО РАН в период с 2009 до 2014 года в различных частях Атлантики, уточнена параметризация коротковолновых приходящих потоков на поверхность океана (SAIL).

В трех докладах ученых из ИМКЭС РАН были представлены интересные результаты по многолетним наблюдениям о связи ультрафиолетовой облучённости подстилающей поверхности и регистрирующих структур хвойных деревьев (С.В. Смирнов), между уровнем и вариациями ионизирующей радиации в приповерхностном слое атмосферы и основными метеорологическими и атмосферными электрическими параметрами (П.М. Нагорский) и об электрических процессах в приземном слое во время дождей различной интенсивности (А.А. Кобзев). И.Н. Мельникова (СПбГУ, РГГМУ) доложила о влиянии метеорологических факторов на формирование шапки загрязнений над мегаполисом.

3 доклада на 6 секции были посвящены результатам разработок новых измерительных средств и аппаратно-программных комплексов для натурных исследований. В докладе Г.Э. Колокутина и Б.А. Фомина (ЦАО) представлен бортовой актинометрический аппаратно-программный комплекс на самолёте-лаборатории ЯК-42Д «РОСГИДРОМЕТ». М.А.Криницкий и А.В.Синицын (ИО РАН) представили новую установку для оценки полного балла облачности. Новое кроссплатформенное управляющее программное обеспечение для озонного спектрофотометра Брюэра было обсуждено в докладе В.В. Савиных (ИФА).

 

На Секции 7 “Характеристики волн, макроциркуляция и динамические взаимодействия в атмосферах“ Земли и других планет» было представлено 16 устных и 8 постерных докладов. Ряд докладов на секции был посвящен моделированию различных процессов в атмосфере, в том числе: влияния фазы КДК на планетарные волны во время внезапных стратосферных потеплений в средней атмосфере (А.В. Коваль (СПбГУ)), стационарных мезомасштабных орографических волн на меридиональную циркуляцию и потоки озона во время стратосферных потеплений в средней атмосфере (А.В. Коваль (СПбГУ)), ледового покрова в Арктике на изменчивость внетропической циклонической и антициклонической активности (М.Г. Акперов (ИФА)), динамических процессов в атмосфере на глобальные характеристики D-слоя ионосферы (Д.В. Кулямин (ИВМ)), акустико-гравитационных волн в атмосфере (Н.Ю. Борисова (МГУ) и Н.О. Шевчук (СПбГУ)). Выполнен сравнительный анализ эмпирических и численных моделей ветра в области мезосферы и нижней термосферы с данными радарных измерений (Е.Н. Савенкова (СПбГУ)). Оценена воспроизводимость радиационного баланса при моделировании общей циркуляции термосферы (Д.В. Кулямин (ИВМ)).

В нескольких докладах представлены результаты исследований различных характеристик волновых возмущений по данным наземных и спутниковых измерений. Так были представлены исследования параметров волновых возмущений средней атмосферы по данным лидарного температурного зондирования (В.А. Коршунов (НПО "Тайфун")), короткопериодных глобальных волн (КГВ) атмосферы по барометрическим и гравиметрическим измерениям (С.И. Ермоленко (СПбГУ)), внутренних гравитационных  волн по высокоточным радиозондовым измерениям горизонтального ветра и температуры SPARC (В.Н. Губенко (ИРЭ)), модуляции полусуточного прилива по данным радиометеорных измерений скорости ветра (А.Н. Трифонов (НПО "Тайфун")), горизонтальной асимметрии струйных течений в атмосфере Земли (М.В. Калашник (НПО "Тайфун")), турбулентности и оптической нестабильности земной атмосферы в горных районах юга Сибири (А.Ю. Шиховцев (ИСЗФ СО РАН). В докладе О.Ю. Антохиной (ИОА) исследованы основные закономерности и долговременная изменчивость событий атмосферного блокирования в Западной Сибири, а в докладе П.М. Нагорского (ИМКЭС СО РАН) – влияние мощных лесных пожаров на атмосферные процессы.

 

Программа Секции 8 “Структура и состав средней и верхней атмосферы Земли и других планет” включала 15 устных и 3 стендовых докладов. Основные направления докладов: (а) межгодовые и сезонные изменения содержания стратосферного озона и влияющих на него газов; (б) изменения химического состава нижней атмосферы; (в) влияние солнечной активности на газовый состав, температуру и циркуляцию атмосферы; (г) обратные связи между молниевой активностью, составом и структурой атмосферы; (д) химический состав мезосферы Венеры.

В нескольких докладах анализировались результаты измерений содержания озона в стратосфере, мезосфере и тропосфере. Одним из оригинальных направлений анализа результатов наблюдений содержания озона являлось численное моделирование особенностей наблюдаемой изменчивости содержания озона и влияющих на него газов. В трех докладах анализировались результаты микроволновых измерений содержания озона над Москвой (Е.П. Кропоткина (ФИ РАН), Розанов С.Б. (ФИ РАН)), С-Петербургом и Томском (Ю.Ю. Куликов (ИПФ)). Проанализированы результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния 11-летнего цикла солнечной активности на газовый состав, температуру и циркуляцию атмосферы (К.Н. Вишератин (НПО "Тайфун"), А.Н. Груздев (ИФА)).

Значительная часть работы секции была посвящена численному моделированию межгодовой, сезонной и месячной изменчивости содержания атмосферных газов (E. Rozanov and W. Ball (Swiitzerland), В.А. Зубов (ГГО), С.П. Смышляев (РГГМУ)). При этом помимо традиционного использования интерактивных химико-климатических моделей, значительная часть представленных работ была выполнена с помощью моделей газового состава, в которых изменчивость метеорологических и климатических параметров задавалась по результатам измерений и ре-анализа. Подобный подход позволяет изучить влияние реально наблюдаемых изменений температуры, циркуляции и влажности на состав атмосферы.

Анализ обратных связей между молниевой активностью, составом и температурой атмосферы продемонстрировал нелинейность этих связей (С.П. Смышляев (РГГМУ)). В докладе, посвященном анализу химического состава Венеры (Евдокимова Д.Г. (ИКИ РАН)), рассматривались результаты измерений содержания газов атмосферы Венеры космическим аппаратом «Венера-Экспресс».

В стендовых докладах были представлены результаты исследования влияния заряженных частиц на фотохимию полярной стратосферы (Ю.Е. Беликов, и С.Ш. Николайшвили), моделирования распространения биологически активного аэрозоля (A.R. Kurganskiy (Denmark)), а также исследования изменчивости арктического метана по данным спутниковых измерений (М.В. Черепова (РГГМУ)).

 

В 8-ти докладах, представленных на 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. Фотохимии неравновесно заселенных электронно-колебательно возбужденных уровней молекулы кислорода в мезосфере и нижней термосфере Земли (МНТ регион) было посвящено 3 доклада (К.В. Мартышенко и В.А. Янковский (СПбГУ)). Впервые, на основе анализа чувствительности модель YM-2011 фотодиссоциации O₂ и O₃ в МНТ, определены возможные ошибки восстановления высотных профилей концентрации озона и атомарного кислорода в МНТ из объемных скоростей эмиссий  электронно-колебательно возбужденных молекул О₂ в дневном свечении неба. Все результаты получены российскими учеными (сотрудниками и аспирантом) на кафедре физики атмосферы СПбГУ.

2. Химии неравновесно заселенных колебательно возбужденных уровней молекул воды и гидроксила в районе мезопаузы Земли (МНТ регион) было посвящено 3 доклада (M. Grygalashvyly (Germany), Р.О. Мануйлова (СПбГУ)). Новые результаты в данном направлении получены в продолжающейся кооперации исследователей из России (кафедра атмосферы СПбГУ), Франции (Ecole Polytechnique, Париж),  Германии (Leibniz-Institute of Atmospheric Physics, Kühlungsborn), и США (The Catholic University of America, Вашингтон).

3. Фотохимии неравновесно заселенных колебательно возбужденных уровней молекулы СО₂ на основе данных ИК спектрометра SPICAM, установленного на КА Марс-Экспресс был посвящен 1 доклад (В.П. Огибалов (СПбГУ)). Новые результаты в этом направлении получены в кооперации исследователей из России (кафедра атмосферы СПбГУ, Институт Космических Исследований  РАН и МФТИ, Москва).

Экспериментальному и теоретическому моделированию спектральных особенностей свечения поверхностей различных материалов при движении КА на первой и второй космических скоростях был посвящен один доклад (Е.В. Калашников (НИИ ОЭП)).

 

2. Степень влияния российских ученых на решение упомянутых задач

Степень влияния российских ученых на решение упомянутых выше задач дистанционного зондирования атмосферы и поверхности по-прежнему остается высокой, но постепенно снижается в ряде направлений, что обусловлено следующими причинами:

А) Недостаточным финансированием научных и прикладных задач в области физики атмосферы, дистанционных методов зондирования и исследований современных изменений климата Земли. Об этом, например, свидетельствуют объемы финансирования грантов РФФИ.

Б) Снижением числа молодых ученых в области физики атмосферы, обусловленного снижением интереса молодежи к фундаментальным направлениям исследований, а самое главное – снижением числа бюджетных мест в ведущих университетах России. Например, такое снижение наблюдается последние годы на физическом факультете СПбГУ.

Вклад российских ученых заметно возрос за последние годы или значителен в решении следующих задач (что подтверждается новизной полученных результатов):

1. Атмосферная спектроскопия 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. Исследования по калибровке и валидации спутниковых данных и информационных продуктов, чему способствует запуск нового отечественного метеоспутника серии «Метеор-М».

2. Оценка 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. Исследования изменчивости сажевого аэрозоля в Арктике, распределения черного углерода на территории России, особенности задымления Московского региона. Методика определения переносимого в атмосфере на большие расстояния вулканического пепла по спутниковым данным. Новый подход к решению обратной задачи определения оптических и микрофизических характеристик тропосферного аэрозоля с использованием информации о яркости неба в солнечном вертикале.

3. 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

 

Фактически приходится повторять все то, что было изложено в отчете 2 года назад, а именно:

1. Главная проблема – старение науки в России. Только часть работ поддержана грантами. Из-за отсутствия адекватного финансирования число студентов и аспирантов в направлениях, в которых российская научная школа имеет приоритет, постоянно снижается в последние 15 лет. В связи с указанным выше обеспеченность данного научного направления научными кадрами неудовлетворительная, особенно молодыми специалистами, в частности, и из-за отсутствия необходимого финансирования и низкими ставками штатного расписания.

2. 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 (ИФА, СПбГУ, ЦАО, ГГО,  Центр Келдыша, ИОА, ИКИ, ИЭМ, ФИ РАН и т.д.).

 

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-2015 и посвященных актуальным проблемам этой области науки, поддержаны грантами РФФИ.