Нижегородский государственный

университет им. Н. И. Лобачевского

Национальный исследовательский университет

Лаборатория физики

планетарных пограничных

слоев

Нижний Новгород • 2013

В соответствии с Постановлением Правительства РФ от 9 апреля 2010 г. № 220

«О мерах по привлечению ведущих ученых в российские образовательные

учреждения высшего профессионального образования» в рамках программы

государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских университетах, в октябре 2011 года Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского приступил к выполнению проекта «Взаимодействие атмосферы, гидросферы и поверхности суши:

физические механизмы, методы мониторинга и контроля планетарных пограничных слоев и качества окружающей среды» (договор № 11.G34.31. от 21 октября 2011 г.). В целях реализации этого проекта в ННГУ была создана Лаборатория физики планетарных пограничных слоев во главе с известным специалистом в области геофизической турбулентности и динамики планетарных пограничных слоев профессором С.С. Зилитинкевичем (Университет Хельсинки и Финский метеорологический институт).

Штат сотрудников Лаборатории объединяет специалистов значительного числа ведущих российских и зарубежных научных центров в области исследований геофизических явлений: ННГУ им. Н.И. Лобачевского, Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород), Геофизической обсерватории «Борок» Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН (Ярославская обл.), Института вычислительной математики РАН (Москва), НИИ Арктики и Антарктики (СанктПетербург), Верхне-Волжского управления Росгидромета (Нижний Новгород), Финского метеорологического института (Хельсинки), Нансеновского центра исследований окружающей среды (Берген, Норвегия), Университета им. БенГуриона (Негев, Израиль). Состав Лаборатории насчитывает в настоящее время человек, среди которых 11 докторов и 22 кандидата наук; значительную часть штата составляют молодые сотрудники, аспиранты и студенты магистратуры.

Руководство Лабораторией и общую координацию научных исследований осуществляет профессор С.С. Зилитинкевич. Руководителями тематических научных групп являются профессор А.В. Кудрин, член-корреспондент РАН Е.А. Мареев, профессор Ю.И.Троицкая, профессор А.М. Фейгин, доктор физ.-мат.

наук С.А. Ермаков.

Адрес Лаборатории:

г. Нижний Новгород 603950, проспект Гагарина, д. 23, корп. Тел. +7 (831) 465-60-35, факс +7 (831) 433-84- Web-site: www.planetlab.unn.ru Научный руководитель Лаборатории профессор Зилитинкевич Сергей Сергеевич e-mail: [email protected] Заведующий Лабораторией профессор Кудрин Александр Владимирович e-mail: [email protected] Мотивация создания Лаборатории Среди фундаментальных научных проблем, привлекающих внимание общественности и правительств, одно из первых мест занимают быстрые изменения климата, ухудшение состояния окружающей среды, растущая опасность экологических катастроф. Наиболее сильно эти эффекты затрагивают планетарные пограничные слои (ППС) – тонкие сильно турбулентные прослойки на границе атмосферы, гидросферы и поверхности суши, подверженные непосредственному воздействию динамических, тепловых и других процессов, происходящих на их внутренних границах.

Принципиально важно, что ППС существенно отличаются по своей природе от слабо турбулентных и устойчиво стратифицированных свободной атмосферы и океанского термоклина. В определенной степени верхняя граница атмосферных ППС выполняет роль «крышки», препятствующей эффективному проникновению вверх пыли, аэрозолей, газов и других примесей, создаваемых наземными источниками, удерживая их внутри ППС. Сходным образом положительные или отрицательные изменения теплового баланса на поверхности Земли также непосредственно влияют на атмосферный ППС и затем, с задержкой во времени, передаются выше в свободную атмосферу. Это делает ППС особенно чувствительным по отношению к климатическим изменениям, как к глобальным (вследствие парникового или аэрозольного эффектов), так и локальным (например, при изменениях режимов землепользования).

Более того, помимо важнейшей роли в фундаментальной проблеме изменения климата процессы, происходящие в ППС, чрезвычайно важны с практической точки зрения. Более 90% биосферы и вся антропосфера сосредоточены в атмосферном пограничном слое, который, по существу, является средой нашего обитания. В связи с этим разработка физически обоснованных моделей процессов, происходящих ППС, а также развитие инструментальных методов и средств мониторинга ППС являются необходимыми условиями поддержания качества жизни в условиях растущей антропогенной нагрузки на окружающую среду.

Понимание природы процессов, происходящих в ППС, играет ключевую роль в развитии современных моделей погоды и климата. Проблема изменений климата требует особых усилий из-за чрезвычайной сложности «климатического механизма», включающего динамику атмосферы, гидросферы (с водной экосистемой, ледяным и снежным покровами), и литосферы (собственно земной поверхности с ее экосистемами и антропосферой). К настоящему времени достигнут значительный прогресс в понимании и моделировании физических процессов в атмосфере и океане по отдельности, а именно моделирование океанской циркуляции при заданном атмосферном воздействии (т.е. заданных потоках импульса и энергии на границе раздела водавоздух) или атмосферной циркуляции при заданных температуре водной поверхности и турбулентных потоках от океана к атмосфере. Однако, совместные модели общей циркуляции атмосферы и океана страдают значительно большей неопределенностью и являются своего рода «слабым звеном» современной науки о климате и окружающей среде.

В существующих моделях климата сами ППС воспроизводятся и принимаются в расчет на основе чрезмерно упрощенных и в известной мере устаревших локальных законов сопротивления и тепло/массопереноса. По мере развития технологической базы наблюдений в атмосфере и океане и прямого численного моделирования турбулентности, были обнаружены новые эффекты, связанные с явлениями самоорганизации и формирования когерентных структур, приводящих к нелокальному переносу энергии и вещества (полностью упущенными в традиционной теории). В последнее время стало очевидно, что традиционные параметризации ППС и турбулентности в оперативных моделях климата, погоды и загрязнения воздушной или водной среды не соответствуют уровню сложности и возможностям современных моделей высокого разрешения и оказываются тормозом дальнейшего прогресса в моделировании окружающей среды и климата.

Таким образом, основная мотивация создания Лаборатории связана с происходящим в настоящее время пересмотром традиционной теории геофизической турбулентности и следующей отсюда необходимостью принципиального развития физики и моделирования ППС.

В качестве предшествующих этапов международных исследований, результаты которых были положены в основу подготовки проекта по созданию Лаборатории, следует отметить ряд крупных европейских проектов: проект Европейской Комиссии Surface fluxes in climate system (1997-2000 гг.); проекты Marie Curie Chair Planetary boundary layers – theory, modelling and role in Earth systems (2004-2007 гг.) и Planetary boundary layers – physics, modelling and role in Earth systems (2009-2013 гг.). Научный руководитель этих проектов профессор С.С. Зилитинкевич приглашен в качестве ведущего ученого в состав Лаборатории и возглавил ее работу. В отличие от предшествующих европейских проектов, посвященных, в основном, турбулентности и ППС в атмосфере, новый проект существенно распространяет предложенный С.С. Зилитинкевичем концептуальный поход на другие природные объекты, также содержащие пограничные слои, и при этом в значительной степени ориентирован на экспериментальную проверку развиваемых физических и численных моделей и развитие методов дистанционной диагностики ППС, включая создание новой приборной базы исследований.

С точки зрения «приземления» проекта в ННГУ и условий успешного выполнения исследований Лаборатории по реализации проекта в целом, важнейшим фактором является то, что научный задел проекта основан на разработках, которые относятся к приоритетам нижегородской радиофизической школы в области исследования нелинейных волновых и турбулентных процессов и радиофизических методов диагностики природных сред. В этой области исследований нижегородская научная школа традиционно отличатся высоким уровнем интеграции университетской (ННГУ) и академической (ИПФ РАН) науки.

Таким образом, научная тематика Лаборатории включает следующие основные задачи:

Развитие теории ППС с учетом эффектов самоорганизации, модификация теории применительно к гидросфере, прежде всего, к верхнему слою океана, и учетом взаимодействия турбулентности с поверхностными и внутренними волнами.

Комплексные исследования взаимодействия атмосферы и океана, в том числе при экстремальных гидрометеорологических условиях: физическое моделирование в ветроволновых каналах, исследования в натурных условиях и анализ данных измерений.

Развитие теории волн, волнового переноса и взаимодействия волн с турбулентностью, применительно к исследованию динамики термоклина в океане и нижних слоев Нелинейные динамические модели структуры и химического состава тропосферы и средней атмосферы и их модификация в применении к задачам химического загрязнения атмосферных ППС за счет антропогенных источников и лесных пожаров.

Исследования атмосферного электричества в ППС и роли ППС в глобальных геофизических электрических процессах.

Развитие радиофизических методов дистанционного мониторинга параметров атмосферы и гидросферы, включая характеристики турбулентности и организованных структур; разработка на базе этих исследований новых приборов в сочетании с разработкой специального программного обеспечения.

Научный руководитель Лаборатории Сергей Сергеевич Зилитинкевич начал свою научную карьеру в 1959 г. после окончания Ленинградского государственного университета по специальности теоретическая физика; в 1962 г.

защитил кандидатскую диссертацию; в 1964 г. возглавил лабораторию загрязнения воздуха в Главной геофизической обсерватории им. А.И. Воейкова (г. Ленинград); в 1966 г. организовал и возглавил Ленинградский филиал Института океанологии им. П.П. Ширшова АН СССР, который сосредоточился на физике планетарных пограничных слоях (ППС), исследованиях взаимодействия атмосферы и океана, общей циркуляции атмосферы и океана; в 1968 г. защитил докторскую диссертацию, организовал и возглавил межведомственную координацию по физике и моделированию природной среды, организовал серию ежегодных всесоюзных совещаний по математическому моделированию циркуляции атмосферы и океана, назначен руководителем подпрограммы по моделированию планетных атмосфер Программы космических исследований ВЕНЕРА; в г. назначен председателем Комиссии по взаимодействию атмосферы и океана КАПГ; в 1972 г. стал профессором геофизики (АН СССР / Ленинградский гидрометеорологический институт).

В 1990 г. профессор С.С.Зилитинкевич переезжает в Западную Европу, где занимал ряд позиций в ведущих европейских научных центрах. В 1990 г. – приглашенный профессор в Отделе ветровой энергии Национальной лаборатории RIS (Дания); в 1991-1997 гг. – приглашенный профессор и директор/координатор проектов в Институте метеорологии им. Макса Планка, Гамбургском университете, Институте полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера, Исследовательском центре GKSS (Германия); в 1998-2003 гг. – профессор и заведующий кафедрой метеорологии в Уппсальском университете (Швеция); с 2004 г. работает в Финляндии: профессор и заведующий трехлетней Кафедрой физики атмосферных пограничных слоев им. Марии Кюри Хельсинкского университета (грант Европейской Комиссии, 2004-2007 гг.), в настоящее время – директор по науке Отделения атмосферных наук Хельсинкского университета, профессор-исследователь Финского метеорологического института.

Новые алгоритмы, построенные на основе работ С.С.Зилитинкевича, используются в оперативных моделях численного прогноза погоды (Немецкая метеорологическая служба; Шведский метеорологический и гидрологический институт; Научно-исследовательский центр GKSS, Германия), качества воздуха (Шведское агентство по оборонным исследованиям; Датский метеорологический институт; Итальянское национальное агентство по новым технологиям, энергетике и устойчивому экономическому развитию), водных экосистем (Тартуский университет, Эстония), а также в ветроэнергетических расчетах (Финский метеорологический институт; Генуэский университет в Италии). Он участвовал как консультант по вопросам турбулентности и ППС в создании новой системы оперативного прогноза погоды HIRLAM / ALADIN и Финского ветрового атласа (www.windatlas.fi).

Работы С.С. Зилитинкевича по теории геофизической турбулентности и ППС включены в ряд учебников и составляют существенную часть современных университетских курсов по метеорологии пограничного слоя.

Профессор С.С. Зилитинкевич – автор 8 монографий, более 170 статей в рецензируемых изданиях, 60 приглашенных докладов на конференциях, за последние 10 лет принял участие в организации 28 международных конференций. Разработал 7 различных лекционных курсов по метеорологии, океанологии, геофизике и управлению наукой – в университетах России, Германии, Швеции и Финляндии; прочитал около 20 кратких курсов на международных летних школах. Среди его учеников – 25 кандидатов и докторов наук, 4 профессора.

Руководство исследовательскими и образовательными проектами Проект Комиссии ЕС: Marie Curie Chair "Planetary boundary layers: theory, modelling and role in Earth system" (бюджет 500 000 евро), 2004 - Проект Комиссии ЕС: TEMPUS JEP 26005 "Development of competency-based two-level curricula in meteorology" (бюджет 500 000 евро), 2007 - Проект Комиссии ЕС: ERC Ideas 227915 "Atmospheric planetary boundary layers: physics, modelling and role in Earth system" (бюджет 2.4 млн. евро), 2009 - 2013, www.pblpmes.fmi.fi Проект Комиссии ЕС: TEMPUS 159352-FI-JPHES "Development of qualification framework in meteorology" (бюджет 1 млн. евро), 2010 - 2013, http://qualimet.net Грант Правительства РФ: Мегагрант 11.G34.31.0048 «Взаимодействие атмосферы, гидросферы и поверхности суши: физические механизмы, методы мониторинга и контроля планетарных пограничных слоев и качества окружающей среды» (бюджет 150 млн.

руб.), 2011 – 2013. www.planetlab.unn.ru Членство в научных организациях и обществах Редакционные коллегии журналов Environmental Fluid Mechanics (2000–2006);

Geography, Environment, Sustainability (с 2008); International Journal of Geophysics (с 2008), Bulgarian Geophysical Journal (2000–2009), Украинский гидрoметеорологический журнал (2004–2008) Российский национальный совет по теоретической и прикладной механике (с 2011) Европейское метеорологическое общество (председатель секции AW2.1 «Атмосферные пограничные слои», с 2005) Европейский научный совет ERC (эксперт, с 2009) Координационный совет Центра полярных наблюдений и моделирования Научноисследовательского совета по охране окружающей среды (NERC) (Великобритания, 2002–2007) Комитет по присуждению медали Вильгельма Бьркнеса Европейского геофизического союза (2002– 2009) Ученый совет Российского государственного гидрометеорологического университета (с Совет Международного метеорологического института им. К.-Г. Россби (Швеция, 1998– Медаль Вильгельма Бьркнеса, 2000 г. (Европейский геофизический союз) Член Европейской академии (науки о Земле и Космосе, с 2002 г.) Член Финской академии наук и литературы (науки о Земле, с 2009 г.) Член Королевского метеорологического общества Великобритании (с 2004 г.) Почетный профессор Уппсальского университета (Швеция, с 2003 г.) Почетный профессор Общества BWW/IAPGS (США, с 2003 г.) Грант Европейской Комиссии Кафедра им. Марии Кюри (2004-2007 гг.) Высший грант Европейского научного совета (ERC) Европейской Комиссии «Планетарные пограничные слои: физика, моделирование и роль в геосистеме» (2009-2013 гг.) Наряду с оборудованием, приобретенным за время выполнения проекта, лаборатория использует оборудование, имевшееся в распоряжении ее коллектива на момент организации лаборатории, в частности:

1. Комплекс оригинальных приборов для проведения натурных исследований атмосферы и гидросферы:

Комплекс аппаратуры для проведения натурных наблюдений процессов в верхнем слое океана, включающий радиоскаттерометры (радиолокаторы) с рабочими длинами волн 8,7 мм и 3,2 см, когерентные, с модуляцией частоты излучаемого сигнала для работы на небольших дальностях (сотни метров), работающие на вертикальной и горизонтальной поляризациях, предназначенные для измерений интенсивности радиолокационного сигнала при обратном рассеянии мелкомасштабным ветровым волнением сантиметрового диапазона длин волн, а также скоростей распространения ветровых волн;

доплеровский радиолокатор (рабочая длина волны 3 см) с ножевой диаграммой направленности антенны, предназначенный для наблюдений морской поверхности в оптические анализаторы спектра ветровых волн (ОСА), позволяющие проводить относительные измерения спектра ветровых волн в широком диапазоне длин (от макет блока приема и регистрации данных штатной радиолокационной станции, регистрирующей радиолокационные панорамы морской поверхности;

струнные волнографы для контактных измерений параметров ветрового волнения (высот и спектров ветровых волн с частотами до 10–15 Гц);

ультразвуковой анемометр 2D WindSonic Gill Instruments, UK;

акустический доплеровский профилограф-логгер течений ADCP WorkHorse Sentinel WHSW300-I-UG25, RD Instruments, USA;

зонд-логгер MidasSVXtra(CTD\SVP), Valeport Ltd., UK.

Бортовой комплекс диагностической ап- Радиолокатор паратуры: радиолокаторы с рабочими с ножевой диаграммой длинами волн 3,2 см и 8,7 мм, оптические направленности антенны анализаторы спектра Комплекс аппаратуры для микроволнового зондирования атмосферы, включающий лабораторный макет спектрорадиометра для регистрации спектра линии излучения атмосферного молекулярного кислорода с резонансной частотой 52,5 ГГц;

мобильный макет спектрорадиометра для регистрации спектра линии собственного излучения стратосферного озона с резонансной частотой 110,8 ГГц;

два цифровых анализатора спектра «Acqiris» с максимальной полосой анализа 1 ГГц и полным количеством спектральных каналов 1660;

стационарный озонометрический комплекс для регистрации спектра линии собственного излучения стратосферного озона с резонансной частотой 110836,04 МГц, сопряженный с ПК посредством автоматизированной системы управления, сбора и предварительной обработки данных;

лабораторный комплекс для проведения претензионной микроволновой спектроскопии атмосферных газов; лабораторный макет трехчастотного поляриметра для одновременных измерений яркостных температур излучения атмосферы и земной поверхности на вертикальной и горизонтальной поляризациях на нескольких частотах линии излучения молекулярного кислорода с резонансной частотой 118,75 ГГц;

комплекс радиоизмерительной аппаратуры для исследования и настройки спектральной радиометрической аппаратуры миллиметрового диапазона.

Многофункциональный комплекс по приему и регистрации электромагнитных полей в атмосфере, включающий приемники постоянного электрического поля и его короткопериодных вариаций с разными шкалами чувствительности (±1 кВ/м, ±10 кВ/м, ±25 кВ/м) для измерений электрического поля в грозовых условиях и в условиях хорошей погоды;

токовый коллектор и измеритель проводимости приземного слоя атмосферы «БортМ»;

грозорегистраторы СДВ-диапазона (500 Гц – 10 кГц) на основе малогабаритной (высота 100 см, диаметр 13 см) трехкомпонентной приемной системы (две компоненты горизонтального магнитного поля и одна компонента вертикального электрического поля);

макет КВ-системы для наблюдения за развитием разрядов в грозовом облаке, позволяющий с помощью метода разнесенного приема с высокой точностью отслеживать источники КВ-радиоизлучения (от 100 кГц до 30 МГц) внутри грозовых облаков;

комплекс оптической аппаратуры для наблюдения грозовых явлений, включающий видеокамеру повышенной чувствительности VNC-748 c матрицей класса ExViewHad ICX-259AL (1/3 дюйма), оснащенную светосильным асферическим объективом, электрофотометры на базе ФЭУ-79 (фотоэлектронные умножители) с узкополосными интерференционными светофильтрами на линиях излучения 670,0 нм (нейтральный молекулярный азот, 1-я положительная система полос) и 427,8 нм (ионы молекулярного азота, 1-я отрицательная система полос).

При проведении натурных экспериментов, благодаря сотрудничеству лаборатории с Верхне-Волжским межрегиональным территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды, доступна также оперативная метеорологическая информация, включая данные метеорологического локатора, данные аэрологического зондирования атмосферы и данные по профилям температуры в пограничном слое атмосферы.

2. Оригинальные (в том числе уникальные) установки:

Гидрофизический стенд «Большой термостратифицированный бассейн»

(БТСБ), функционирующий в рамках центра коллективного пользования ИПФ РАН. Размеры БТСБ: длина 20 м, ширина 4 м, глубина 2 м. Он оборудован системой создания и поддержания температурной стратификации, позволяющей за счет работы холодильных машин, работающих в режиме теплового насоса, создавать в течение суток работы устойчивый термоклин с перепадом температур до 15 C;

прямоточным высокоскоростным ветроволновым каналом с рабочей частью длиной 10 м, эквивалентной скоростью создаваемого воздушного потока до 40 м/с, разноo стью температур воды и воздуха до 15 C;

комплексом вспомогательной и измерительной аппаратуры для проведения физических экспериментов:

– буксировочной тележкой с координатным устройством, – программируемым волнопродуктором поверхностных волн, – скаттерометрами Х- и Ка-диапазонов, – автоматизированной системой сбора и обработки информации, – системой датчиков температуры, температурных пульсаций и скорости потока – измерительным комплексом для исследования течений жидкости и газа методом Particle Image Velocimetry (PIV), – лазерами непрерывного излучения видимого диапазона (длина волны 532 нм – зеленый свет) мощностью от 0,2 до 4 Вт, – оптическими элементами, – камерами для съемки визуализированного течения сплошной среды.

Большой термостратифицированный опытовый бассейн с ветроволновым каналом Гидрофизический стенд «Кольцевой ветроволновой стратифицированный бассейн» (КВСБ), функционирующий в рамках центра коллективного пользования Стенд «Безэховая антенная камера» (БАК) кафедры электродинамики ННГУ. Экранированная безэховая антенная камера предназначена для проведения измерений характеристик антенных систем (диаграмм направленности и входных параметров), а также систем связи и локации в диапазоне 1 – 40 ГГц, а также на частоте около 60 ГГц. Камера оборудована необходимым для проведения измерений сетевым анализатором, а также автоматизированным поворотным столом, позволяющим вращать антенны в двух перпендикулярных плоскостях для построения трехмерных диаграмм направленности исследуемых антенн. Управление измерительной системой камеры осуществляется дистанционно через компьютерный интерфейс и может производиться как в ручном, так и в автоматическом режимах, что позволяет быстро и качественно проводить большие объемы измерений.

Таким образом, лаборатория оснащена современным, в том числе уникальным, оборудованием, позволяющим проводить теоретические и экспериментальные исследования (включая натурные) по всему спектру ее научных направлений.

Основные научные результаты Развиты новые теоретические модели самоорганизации турбулентности, когерентных структур и турбулентного вовлечения в планетарном пограничном слое при свободной и вынужденной конвекции, подтвержденные натурными данными и численными экспериментами.

Предложена параметрическая модель конвективно-механического пограничного слоя, учитывающая генерацию кинетической энергии турбулентности сдвиговым течением и представляющая собой обобщение модели конвективного слоя с учетом особенностей проникающей конвекции в присутствии сдвигового течения (формирования цилиндрических организованных структур, охватывающих по вертикали весь конвективный слой, вытянутых вдоль ветра и вращающихся в вертикальной плоскости). При этом механический масштаб скорости определялся скоростью механической генерации кинетической энергии турбулентности. Получено уравнение турбулентного вовлечения для атмосферных конвективно-механических слоев, которое совместно с прогностическим уравнением для высоты конвективного слоя и условием интегрального баланса плавучести позволяет определить основные параметры конвективного пограничного слоя (высоту, скорость вовлечения и перепад плавучести).

Предложены не имеющие аналогов в мире методы мониторинга конвекции в атмосфере на основе наблюдений вариаций электрического поля. Метод мониторинга проникающей конвекции основан на измерениях электромагнитного излучения грозовых разрядов в СДВ-диапазоне и регистрации вариаций электростатического поля. В условиях хорошей погоды метод мониторинга конвекции основан на наблюдении аэроэлектрических структур в пограничном слое атмосферы.

Изучена роль конвекции в проблеме генерации атмосферного электричества и томографии конвективных структур. На основе анализа натурных данных показана высокая (до 0,9) корреляция суточной динамики генерации аэроэлектрических структур в условиях хорошей погоды и изменчивости метеорологических параметров в пограничном слое атмосферы. Разработана методика мониторинга конвекции с помощью разнесенных наблюдений вертикального квазистатического электрического поля.

На основании анализа электрических измерений и данных содара показано, что измерения пульсаций электрического поля служат мощным средством для мониторинга электродинамической турбулентности в пограничном слое атмосферы. В частности, количество аэроэлектрических структур (АЭС), генерируемых в единицу времени, является удобной мерой интенсивности турбулентности. В стабильных условиях АЭС относительно небольшие, за исключением особых случаев – высокой влажности и тумана. В нестабильные периоды АЭС не формируются или формируются редко, а в случае конвективно неустойчивых периодов появляется порядка 5– АЭС в час. Анализ спектров электрических флуктуаций дает дополнительную полезную информацию о параметрах атмосферного пограничного слоя и его турбулентности. Резкое изменение наклона спектра в стабильных условиях происходит в непосредственной окрестности частоты 0,02 Гц. Характерный наклон спектра и его изменение воспроизводятся в простой модели формирования квазиэлектростатических пульсаций поля в пограничном слое.

Эволюция вида структурных функций флуктуаций электрического поля в течение суток летом (Борок, 26 июля 2012 г., время по Гринвичу), видно формирование интенсивных аэроэлектрических структур в дневное время и эпизодические структуры ночью. Справа – линейка датчиков поля Разработаны основы методики мониторинга проникающей конвекции на основе измерения электромагнитного излучения грозовых разрядов в СДВ-диапазоне и КВ-диапазоне и регистрации вариаций электростатического поля с помощью электростатических флюксметров. Показано, что импульсное КВ-радиоизлучение, соответствующее предварительной стадии молниевого разряда, может уверенно наблюдаться на расстоянии более 100 км, и, следовательно, возможен региональный мониторинг этих явлений. Определен частотный диапазон, предпочтительный для оперативного мониторинга конвекции на региональном масштабе с использованием широкополосного электромагнитного излучения молниевых разрядов различного типа. Дальнейшее развитие работ в данном направлении предполагает создание прототипа региональной системы мониторинга конвекции и ее внедрение в оперативную практику гидрометслужбы.

Количество грозовых часов в сутках Количество грозовых часов в сутках (слева) и дисперсия электрического поля с часовым усреднением (справа) как меры интенсивности конвекции соответственно на региональном (около 200 км) и мезомасштабе (около 20 км) в июле 2012 г. в Верхне-Волжском регионе Трехмерная картина облачности для грозы 19 августа 2010 г.

Цвет соответствует интенсивности радиолокационного сигнала Разработан спектрорадиометр миллиметрового диапазона для зондирования термической структуры тропосферы (Т-профилограф), имеющий рекордные характеристики по диапазону высот (0–12 км), чувствительности и точности, которые обеспечиваются оптимизацией числа и расположением спектральных каналов, а также применением оригинального алгоритма восстановления температурного профиля. Т-профилограф будет использован для мониторинга толщины планетарного пограничного слоя атмосферы – ключевого параметра при моделировании и прогнозе загрязнений воздуха, локальных особенностей изменения климата и температурных аномалий.

Разработана новая схема микроволнового пассивного зондирования термической структуры тропосферы в диапазоне высот 0–12 км. Зондирование осуществляется с помощью супергетеродинного спектрорадиометра 6-миллиметрового диапазона с малошумящим усилителем на входе. Полоса анализа спектрорадиометра (50–60 ГГц) охватывает низкочастотный склон полосы молекулярного кислорода. Число спектральных каналов (n = 11) и их расположение оптимизированы для задачи термического зондирования тропосферы.

Ширины спектральных каналов выбраны из соображения минимальной допустимой ошибки усреднения по спектру и изменяются по диапазону анализа от 150 до 1500 МГц. Для зондирования использован как метод абсолютных измерений яркостной температуры атмосферы на фиксированном зенитном угле, так и не требующий калибровки метод «атмосферных разрезов». Калибровка осуществляется с помощью оригинального устройства модуляторакалибратора.

Схема и лабораторный макет спектрорадиометра для дистанционного мониторинга Разработан метод восстановления вертикального профиля температуры средней атмосферы в диапазоне высот 10–50 км по двум линиям собственного излучения атмосферного молекулярного кислорода с резонансными частотами, лежащими в диапазоне 52,5–53,5 ГГц. Метод основан на использовании Байесовa подхода к решению некорректно поставленных обратных задач, в явном виде учитывает априорную информацию о зашумленности исходных экспериментальных данных и хорошо работает, в том числе в случае нелинейной зависимости подынтегрального выражения от восстанавливаемой величины. Эффективность метода продемонстрирована результатами обработки тестовых измерений спектров собственного излучения атмосферы, выполненных над Нижним Новгородом, и сравнения восстановленных распределений температуры средней атмосферы с данными спутникового зондирования MLS Aura.

Разработан метод анализа данных температурного зондирования тропосферы для извлечения информации о характеристиках пограничного слоя атмосферы. Показано, что использование данных создаваемого микроволнового спектрорадиометра для пассивного зондирования термической структуры тропосферы и профилометра влажности оказывается достаточным для определения некоторых основных характеристик пограничного слоя атмосферы: его общей высоты, наличия или отсутствия устойчивого, остаточного и конвективного слоев и их высотных границ.

Разработан и создан лабораторный образец мобильного спектрорадиометра для дистанционного мониторинга термической структуры тропосферы. Произведено объединение в единый автоматизированный комплекс трех микроволновых пассивных мобильных спектрорадиометров, предназначенных для непрерывного мониторинга озона и температуры воздуха атмосферы с высоким пространственно-временным разрешением. Комплекс включает в себя следующие приборы:

1) мобильный микроволновый озонометр с цифровым анализатором спектра для мониторинга озонового слоя Земли на высотах 15–75 км;

2) спектрорадиометр для мониторинга термической структуры стратосферы в линии собственного излучения молекулярного кислорода на высотах 10–50 (55) км;

3) спектрорадиометр для мониторинга термической структуры тропосферы в линии собственного излучения молекулярного кислорода.

Разработан и реализован в рамках химическо-транспортной модели метод расчета эмиссий от пожаров на основе данных спутниковых измерений с учетом ослабления интенсивности инфракрасного излучения дымовым аэрозолем. Рекордная точность предложенного метода по сравнению с имеющимися достигается благодаря усвоению моделью данных наземного мониторинга загрязнения атмосферы. Эффективность метода продемонстрирована в ходе исследования эпизода аномального загрязнения атмосферы в регионе московского мегаполиса в июле – августе 2010 г.

Разработан метод автоматизированного построения базовых динамических моделей атмосферных фотохимических систем на основании численного расчета полной модели рассматриваемой системы. Данный метод применен к химическому механизму RADM2, предложенному для моделирования загрязнений воздуха в мегаполисах и включающему 157 химических реакций с участием 57 компонент. Построенная базовая динамическая модель фотохимии тропосферы включает в себя систему из 21 дифференциального и 27 алгебраических уравнений. Показано, что данная модель хорошо (как качественно, так и количественно) воспроизводит результаты расчета полной модели и, таким образом, может быть использована для извлечения информации о неизмеряемых загрязняющих веществах в тропосфере.

Распределения тропосферного содержания диоксида азота над Центрально-Европейским регионом России. Слева – расчет, справа – спутниковые измерения (прибор OMI) Предложен метод оптимизации расчетов эмиссий загрязняющих веществ от природных пожаров на основе независимого использования данных ночных и дневных измерений мощности инфракрасного излучения, выполняемых приборами MODIS на двух спутниках (Aqua и Terra).

Выполнены детальные расчеты химического состава атмосферы в рамках химическотранспортной модели CHIMERE с использованием полученных по данным с двух спутников оценок эмиссий загрязняющих веществ от природных пожаров, и проведено их сравнение с имеющимися наземными измерениями. Показано, что использование оптимизированного на основе данных измерений профиля эмиссий от пожаров в данной модели приводит к улучшению качества расчетов приземной концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

Суточно-осредненные концентрации CO, рассчитанные при помощи химическотранспортной модели CHIMERE с использованием стандартного профиля суточного хода эмиссий от пожаров (1) и профиля, оптимизированного по данным измерений спутников Aqua и Terra (2) в сравнении с измерениями (3). Концентрации усреднены по «валидационной» группе данных, отобранных из базы данных измерений на станциях сети ГПУ «Мосэкомониторинг»

Выполнены модельные расчеты изменчивости концентрации озона в городских агломерациях центрально-европейской части России в период экстремальных природных пожаров 2010 г. Проведено сравнение расчетов с данными наземного мониторинга, которое показало, что модель адекватно воспроизводит наблюдаемое поведение озона в период пожаров. Изучена роль отдельных факторов в наблюдаемой изменчивости озона. В частности, установлено, что процесс образования озона за счет пирогенных эмиссий его предшественников в значительной мере компенсируется «экранирующим» эффектом дымового аэрозоля. Выявлена большая роль гетерогенного фотоиндуцированного разрушения озона на поверхности аэрозоля.

Суточные максимумы приземной концентрации озона Разработан и реализован метод измерения полей скорости воздушного потока, основанный на высокоскоростной видеосъемке внесенных в поток частиц-маркеров, освещаемых лазером непрерывного излучения. На основе измерений скорости приводного ветра с помощью данного метода предложено объяснение аномально низкого аэродинамического сопротивления поверхности океана при ураганном ветре.

Разработан и реализован метод измерения полей скорости воздушного потока, основанный на скоростной видеосъемке внесенных в поток частиц-маркеров, освещаемых лазером непрерывного излучения (Time-resolved Particle Image Velocimetry). Продемонстрирована работоспособность метода в широком диапазоне скоростей ветра от умеренных до ураганных (при эквивалентной скорости ветра на стандартной высоте 10 м от 10 до 40 м/с), в том числе, в условиях интенсивного обрушения волн и генерации брызг.

Измеренные профиль волны (а), картина мгновенного поля скорости над взволнованной поверхностью в движущейся системе координат (б) Выполнены лабораторные эксперименты по моделированию структуры воздушного турбулентного пограничного слоя над волнами при сильных и ураганных ветрах, характеризующихся присутствием высокой концентрации брызг в воздушном потоке. С использованием контактных измерений (трубки Пито) и цифровой оптической анемометрии выполнены измерения профилей скорости воздушного потока в этих условиях. На основании анализа статистики попадания капель во входное отверстиe трубки Пито сделаны оценки толщины слоя брызг в зависимости от скорости ветра. Показано, что в присутствии брызг наблюдается тенденция к насыщению коэффициента аэродинамического сопротивления поверхности воды при увеличении скорости ветра. Убывания коэффициента аэродинамического сопротивления с ростом скорости ветра в лабораторных условиях не наблюдалось.

Коэффициент сопротивления поверхности: слева – сравнение натурных и лабораторных данных, справа – зависимость CD10N от среднего квадрата уклона волны С использованием модифицированной техники цифровой оптической анемометрии (PIV) при сильном и ураганном ветре измерены осредненные по турбулентным пульсациям поля скорости воздушного потока над поверхностью воды, искривленной волной, в том числе ниже гребней волн. В криволинейных координатах вычислены средние профили скорости воздушного потока. Показано, что логарифмический участок профиля скорости воздушного потока в канале наблюдался в непосредственной близости от водной поверхности и был обнаружен только с помощью дистанционных методов (PIV), допускающих измерения ниже гребней волн. По измеренным профилям скорости восстановлены зависимости коэффициентов аэродинамического сопротивления поверхности воды от скорости ветра на высоте 10 м, проведено их сравнение с результатами контактных измерений, выполненных ранее на той же установке.

Картины течений в воздушном потоке, полученные усреднением результатов PIV по высоте от поверхности для различных значений расхода воздуха: а – 1,1, б – 1,6, в – 2,2, г – 2, м /с. Градации серого цвета соответствуют горизонтальной скорости ветра относительно фазовой скорости волны Создан и испытан прототип сенсорной сети, предназначенный для проведения исследований в области беспроводных распределенных систем мониторинга состояния атмосферы и соприкасающихся с ней сред.

Разработана архитектура сенсорной сети на основе беспроводных датчиков, позволяющих собирать информацию с больших территорий при высокой степени пространственного разрешения. Создан прототип сенсорной сети, предназначенный для проведения исследований в области беспроводных распределенных систем мониторинга состояния атмосферы и соприкасающихся с ней сред. Выполнен монтаж пятнадцати узлов и базовой станции сети, разработано серверное программное обеспечение системы мониторинга, а также программное обеспечение для узлов и базовой станции, включая реализацию протоколов передачи данных на прикладном уровне. Разработанное программное обеспечение позволяет задавать режимы работы отдельных узлов сети, создавать реконфигурируемые каналы связи между узлами и базовой станцией, осуществлять сбор информации с узлов сети на базовую станцию в автоматическом режиме, а также представлять собранные базовой станцией данные и управлять функциями узлов сенсорной сети через web-интерфейс. Выполнено лабораторное и полевое тестирование отдельных узлов и сети в целом, в ходе которого регистрировались температура окружающей среды и освещенность. Испытания проведены для узлов сети, работающих в различных условиях: в морозильной камере при температуре до –27 C, резервуаре с водой при комнатной температуре, в помещении и на открытой местности (в летний, осенний и зимний периоды).

Продемонстрирована работоспособность созданного прототипа сенсорной сети при варьировании расстояний между ее узлами и базовой станцией от 0,5 до 700 м.

Общая архитектура прототипа сенсорной сети и интерфейс взаимодействия прототипа Руководитель Департамента Росгидромета по ПФО В. В. Соколов и руководитель Отделения геофизических исследований ИПФ РАН членкорреспондент РАН Е. А. Мареев знакомят губернатора Нижегородской области В. П. Шанцева с разработками Лаборатории (сентябрь 2013).

Д. ф.-м. н. Ю. И. Троицкая знакомит членов делегации Европейского исследовательского совета (European Research Council) и членов Президиума РАН с предварительными результатами выполнения проекта (сентябрь 2012 г).

Молодые сотрудники лаборатории Н. А. Богатов и А. В. Ермошкин проводят измерения параметров приводного слоя атмосферы на борту НИС «Академик Сергей Вавилов» (Атлантический океан, сентябрь 2012 г).

1. Troitskaya Yu.I., Ezhova E.V., Zilitinkevich S.S. Momentum and buoyancy transfer in atmospheric turbulent boundary layer over wavy water surface. Part 1 : Harmonic wave // Nonlin. Processes Geophys. 2013. V. 20. doi: 10.5194/npg-20-1-2013.

2. Esau I., Davy R., Outten S., Tyuryakov S., Zilitinkevich S. Structuring of turbulence and its impact on basic features of Ekman boundary layers // Nonlin. Processes Geophys. 2013.

V.20. P. 589–604.

3. Karaev V., Meshkov E., Chu X. Simulation of radar with a knife-like antenna beam using precipitation radar data // Int. J. Remote Sensing. 2013. V. 34. № 22. P. 7906–7924.

4. Ермаков С.А., Капустин И.А., Лазарева Т.Н., Сергиевская И.А., Андриянова Н.В. О возможностях радиолокационной диагностики зон эвтрофирования водоемов // Изв.

РАН. Физика атмосферы и океана. 2013. Т. 49, № 3. С. 307–314.

5. Белов А.С., Вдовиченко И.А., Курина Л.Е., Марков Г.А. Формирование плазменной антенны с помощью взрывного воздействия на резонансный радиоразряд в ионосфере // Вестник ННГУ. 2013. № 5 (1). С. 67–71.

6. Kudrin A.V., Zaitseva A.S., Zaboronkova T.M., Krafft C., Kyriacou G.A. Theory of a strip loop antenna located on the surface of an axially magnetized plasma column // Prog. Electromagn.

Res. B. 2013. V. 51. P. 221–246.

7. Brandenburg A., Gressel O., Kpyl P. J., Kleeorin N., Mantere M.J., Rogachevskii I. New Scaling for the Alpha Effect in Slowly Rotating Turbulence // Astrophysical Journal. 2013. V.

762. 127 (1–11).

8. Kemel K., Brandenburg A., Kleeorin N., Rogachevskii I. Nonuniformity Effects in the Negative Effective Magnetic Pressure Instability // Physica Scripta. 2013. T155, 014027 (1–6).

9. Losada I.R., Brandenburg A., Kleeorin N., Rogachevskii I. Competition of Rotation and Stratification in Flux Concentrations // Astron. Astrophys. 2013. V. 556. A83 (1–12).

10. Jabbari S., Brandenburg A., Kleeorin N., Rogachevskii I. Surface Flux Concentrations in a Spherical Dynamo // Astron. Astrophys. 2013. V. 556. A106 (1–7).

11. Elperin T., Kleeorin N., Liberman M., Rogachevskii I. Tangling Clustering Instability for Small Particles in Temperature Stratified Turbulence // Phys. Fluids. 2013. V. 25. 085104 (1–18).

12. Караев В., Мешков Е., Чу К. Особенности классификации типов волнения в задачах радиолокационного зондирования // Исследование Земли из космоса. 2013. № 4. С. 16– 13. Petrov E.Yu., Kudrin A.V. Exact self-similar solutions in Born–Infeld theory // Phys. Rev. D.

2013. V. 87, № 8. P. 087703-1–087703-5.

14. Кузнецова И.Н., Коновалов И.Б., Глазкова А.А., Березин Е.В., Бикманн М., Шульце E.-Д.

Оценка вклада трансграничного переноса в загрязнение атмосферы в Дальневосточном регионе на основе применения химическо-транспортной модели // Метеорология и гидрология. 2013. Т. 38, № 3. С. 150–158.

15. Hellsten A., Zilitinkevich S. Role of convective structures and background turbulence in the dry convective boundary layer // Boundary-Layer Meteorol. 2013. doi: 10.1007/s10546-013Eidelman A., Elperin T., Gluzman Y., Kleeorin N., Rogachevskii I. Experimental study of temperature fluctua-tions in forced stably stratified turbulent flows // Phys. Fluids. 2013. V. 25.

015111 (1–16).

17. Druzhinin O.A., Troitskaya Yu.I., Zilitinkevich S.S. Direct numerical simulation of a turbulent wind over a wavy water surface // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. P. C00J05-1–C00J05-16.

18. Зилитинкевич С.С., Тюряков С.А., Троицкая Ю.И., Мареев Е.А. Теоретические модели высоты погранич-ного слоя атмосферы и турбулентного вовлечения на его верхней границе // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48, № 1. С. 133–142.

19. Zilitinkevich S.S., Elperin T., Kleeorin N., Rogachevskii I., Esau I.N. A hierarchy of energyand flux-budget (EFB) turbulence closure models for stably stratified geophysical flows // Boundary-Layer Meteorol. 2012. V. 146. P. 341–373.

20. Esau I., Luhunga P., Djolov G., Rautenbach C.J. de W., Zilitinkevich S. Links between observed micro-meteorological variability and land-use patterns in the highveld priority area of South Africa // Meteorol. Atmos. Phys. 2012. V. 118. P. 129–142.

21. Konovalov I.B., Beekmann M., D'Anna B., George C. Significant light induced ozone loss on biomass burning aerosol: evidence from chemistry-transport modeling based on new laboratory studies // Geophys. Res. Lett. 2012. V. 39. doi:10.1029/2012GL052432.

22. Troitskaya Y.I., Sergeev D.A., Kandaurov A.A., Baidakov G.A., Vdovin M.A., Kazakov V.I.

Laboratory and theoretical modeling of air-sea momentum transfer under severe wind conditions // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. P. C00J21-1– C00J21-13.

23. Kudrin A.V., Shmeleva N.M., Ferencz O.E., Zaboronkova T.M. Excitation of electromagnetic waves by a pulsed loop antenna in a magnetoplasma // Phys. Plasmas. 2012. V. 19, №. 6. P.

063301-1–063301-10.

24. Williams E., Mareev E. Recent Progress on the Global Electrical Circuit // Atmospheric Research. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.atmosres.2013.05. 25. Kulikov M.Yu., Vadimova O.L., Ignatov S.K., Feigin A.M. The mechanism of nonlinear photochemical oscillations in the mesopause region // Nonlin. Processes Geophys. 2012. V. 19. P.

501–512.

26. Белов А.С., Марков Г.А., Рябов А.О., Парро М. Возмущения ионосферномагнитосферных связей мощным ОНЧ-излучением наземных передатчиков // ЖЭТФ.

2012. Т. 142, вып. 6 (12). C. 1093–1099.

27. Белов А.С., Марков Г.А., Колесник С.А. Плазменно-волновые возмущения, индуцируемые сигналами ОНЧ радиопередатчиков // Изв. вузов. Физика. 2012. Т. 55, № 8/3. С.

138–139.

28. Титченко Ю.А., Караев В.Ю. Метод определения параметров морского волнения с помощью модифи-цированного акустического волнографа // Изв. вузов. Радиофизика.

2012. Т. 55, № 8. P. 544-554.

29. Ермаков С.А., Капустин И.А., Сергиевская И.А. Об особенностях рассеяния радиолокационных сигналов СВЧ-диапазона на обрушивающихся гравитационно-капиллярных волнах // Изв. вузов. Радиофизика. 2012. Т. 55, № 7. С. 453–461.

30. Марков Г.А., Остафийчук О.М. Уширение частотного спектра волн, формирующих геликонный разряд низкого давления // Физика плазмы. 2012. Т. 38, № 8. С. 664–669.

31. Анисимов С.В., Галиченко С.В., Шихова Н.М. Формирование электрически активных слоев атмосферы с температурной инверсией // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана.

2012. Т. 48, № 4. С. 391–400.

32. Ермаков С.А., Сергиевская И.А., Гущин Л.А. Затухание гравитационно-капиллярных волн в присутст-вии нефтяной пленки по данным лабораторных и численных экспериментов // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48, № 5. С. 631–639.

33. Haugen N.E.L., Kleeorin N., Rogachevskii I., Brandenburg A. Detection of Turbulent Thermal Diffusion of Particles in Numerical Simulations // Phys. Fluids. 2012. V. 24, № 7. P. 075106Esau I., Repina I. Wind climate in Kongsfjorden, Svalbard, and attribution of leading wind driving mechanisms through turbulence-resolving simulations // Advances in Meteorology.

2012. V. 2012. P. 568454-1–568454-16.

35. Esau I. Large scale turbulence structure in the Ekman boundary layer // Geofizika. 2012.

V. 29, №. 1. P. 5–34.

36. Титов В.И., Баханов В.В., Зуйкова Е.М., Лучинин А.Г. Разработка принципов мониторинга состояния водной поверхности и приводного слоя атмосферы по оптическим изображениям поверхности // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012.Т. 9, № 2. С. 270–274.

37. Repina I.A., Artamonov A.Yu., Chukharev A.M., Esau I., Goriachkin Yu.N., Kuzmin A.V., Pospe-lov M.N., Sadovskiy I.N., Smirnov M.T. Air-Sea interaction under low and moderate winds in the Black Sea coastal zone // Eston. J. Engin. 2012. V.18, № 2. P. 89–101.

38. Esau I. Simulation of the largest coherent vortices (rolls) in the Ekman boundary layer // Journal of Vortex Science and Technology. 2012. V. 1. Article ID 235591.

doi:10.4303/jvst/235591.

39. Es’kin V.A., Kudrin A.V., Zaboronkova T.M., Krafft C. Multiple scattering of electromagnetic waves by an array of parallel gyrotropic rods // Phys. Rev. E. 2012. V. 86, № 6. P. 067601-1– 067601-5.

40. Petrov E.Yu., Kudrin A.V. Electromagnetic oscillations in a driven nonlinear resonator: A description of com-plex nonlinear dynamics // Phys. Rev. E. 2012. V. 85, № 5. P. 055202(R)R)-4.

41. Ежова Е.В., Троицкая Ю.И. Нестационарная динамика турбулентных осесимметричных струй в страти-фицированной жидкости. Ч. 2 : Механизм возбуждения осесимметричных колебаний затопленной струи // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48, № 5. С. 591–601.

42. Losada I.R., Brandenburg A., Kleeorin N., Mitra Dh., Rogachevskii I. Rotational effects on the negative mag-netic pressure instability // Astron. Astrophys. 2012. V. 548. P. A49-1-A49 -7.

43. Kleeorin N., Rogachevskii I. Growth rate of small-scale dynamo at small magnetic Prandtl numbers // 2012. V. 86, № 1. P. 018404-1–018404-7. Physica Scripta.

44. Gurevich A.V., Antonova V.P., Chubenko A.P., Karashtin A.N., Mitko G.G., Ptitsyn M.O., Ryabov V.A., Shepetov A.L., Shlyugaev Yu.V., Vildanova L.I., Zybin K.P. Strong flux of lowenergy neutrons produced by thunders-torms // Phys. Rev. Lett. 2012. V. 108. 125001-1 – 125001-4.

45. Baklanov A.A., Grisogono B., Bornstein R., Mahrt L., Zilitinkevich S.S., Taylor P., Larsen S.E., Rotach M.W., Fernando H.J.S. The nature, theory, and modeling of atmospheric planetary boundary layers // Bulletin of the American Meteorological Society. 2011. V. 92, № 2. P. 123– 46. Wilson R.C., Fleming Z.L., Monks P.S., Clain G., Henne S., Konovalov I.B., Szopa S., Menut L. Have primary emission reduction measures reduced ozone across Europe? An analysis of European rural background ozone trends 1996–2005 // Atmos. Chem. Phys. 2012. V. 12. P.

437–454.

47. Kulikov M.Yu., Feigin A.M., Ignatov S.K., Sennikov P.G., Bluszcz Th., Schrems O. Technical Note: VUV photodesorption rates from water ice in the 120–150 K temperature range – significance for Noctilucent Clouds // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11. P. 1729—1734.

48. Konovalov I.B., Beekmann M., Kuznetsova I. N., Zvyagintsev A.M., Yurova A. Atmospheric impacts of the 2010 Russian wildfires: integrating modelling and measurements of an extreme air pollution episode in the Moscow region // Atmos. Chem. Phys. 2011. V. 11. P.

10031–10056.

49. Kudrin A.V., Bakharev P.V., Zaboronkova T.M., Krafft C. Whistler eigenmodes of magnetic flux tubes in a magnetoplasma // Plasma Physics and Controlled Fusion. 2011. V. 53, № 6.

P. 065005-1–065005-13.

50. Molkov Y.I., Mukhin D.N., Loskutov E.M., Timushev R.I., Feigin A.M. Prognosis of qualitative system behavior by noisy, nonstationary, chaotic time series // Phys. Rev. E. V. 84. 036215.

51. Troitskaya Yu.I., Sergeev D.A., Ermakova O.S., Balandina G.N. Statistical parameters of the air turbulent boundary layer over steep water waves measured by the DPIV technique // Journal of Physical Oceanography. 2011. V. 41. P.1421–1454.

52. Molkov Y.I., Loskutov E.M., Mukhin D.N., Feigin A.M. Random dynamical models from time series // Physical Review E. 2012. V. 85, № 3. P. 036216-1–036216-9.

53. Gurevich A.V., Chubenko A.P., Karashtin A.N., Antonova V.P., Mitko G.G., Naumov A.S., Ptitsyn M.O., Ryabov V.A., Shepetov A.L., Shlyugaev Yu.V., Vildanova L.I., Zybin K.P. The effective growth of gamma-ray back-ground during a thunderstorm // Physics Letters A. 2011.

V. 375. P. 4003–4006.

54. Gurevich A.V., Chubenko A.P., Karashtin A.N., Mitko G.G., Naumov A.S., Ptitsyn M.O., Ryabov V.A., Shepetov A.L., Shlyugaev Yu.V., Vildanova L.I., Zybin K.P. Gamma-ray emission from thunderstorm discharges // Physics Letters A. 2011. V. 375. P. 4003–4006.

55. Tack A., Koskinen J., Hellsten A., Sievinen, P., Esau I., Praks, J., Kukkonen, J., Hallikainen M. Morphological Database of Paris for Atmospheric Modeling Purposes // IEEE J. Sel.

Topics Appl. Earth Observations and Remote Sensing. 2012. V. 99, № 1. P. 1–8.

56. Kulmala M., Alekseychik P., Paramonov M., Laurila T., Asmi E., Arneth A., Zilitinkevich S.S., Kerminen V.-M. On measurements of aerosol particles and greenhouse gases in Siberia and future research needs // Boreal Environment Research. 2011. V. 16, № 4. P. 337–362.

57. Якимук М.А., Колесник С.А., Кудрин А.В. Поляризационные характеристики микропульсаций геомагнитного поля // Изв. вузов. Физика. 2012. Т. 55, № 8/3. С. 132–133.

58. Гринюк А.В., Кравченко В.Н., Трофимов А.Т., Трусова О.И., Хилько А.А., Малеханов А.И., Хилько А.И. Высокочастотное акустическое наблюдение неоднородностей в мелком море с неровным дном в присутствии сильной реверберации // Акустический журнал. 2011. Т. 57, № 5. С. 661–666.

59. Белов А.С., Марков Г.А., Комраков Г.П., Парро М. Возбуждение каналированных КНЧСНЧ -излучений при воздействии на плазму F2-области ионосферы полем мощной радиоволны // Физика плазмы. 2012. Т. 38, № 3. С. 219–224.

60. Евтушенко А.А., Мареев Е.А. Моделирование возмущений состава мезосферы под действием высотных разрядов – спрайтов // Изв. вузов. Радиофизика. 2011. Т. 54. № 2.

С. 111-127.

61. Швецов А.А., Караштин Д.А., Федосеев Л.И., Мухин Д.Н., Скалыга Н.К., Большаков О.С., Фейгин А.М. Наземное зондирование термической структуры средней атмосферы в диапазоне частот 50–60 ГГц // Изв. вузов. Радиофизика. 2012. Т. 54, № 8. С. 631–639.

62. Швецов А.А. Использование особенностей миллиметрового излучения атмосферы для дистанционного зондирования земных покровов // Журнал радиоэлектроники. 2012. № 63. Gadzhiev O.B., Ignatov S.K., Kulikov M.Y., Feigin A.M., Razuvaev A.G., Sennikov P.G., Schrems O. Structure, energy and vibrational frequencies of oxygen allotropes On (n 6) in the covalently bound and van der Waals forms. Ab initio study at the CCSD(T) level // J.

Chem. Theory Comput. 2012. doi: 10.1021/ct3006584.

64. Ignatov S. K., Gadzhiev O. B., Kulikov M. Yu., Petrov A. I., Razuvaev A. G., Gand M., Feigin A.M., Schrems O. Adsorption of Methyl Hydroperoxide (CH3OOH) on Water Ice.

Theoretical Study with Systematic As-sessment of Coordination Modes // Journal of Physical Chemistry C. 2011. V. 115 (18). P. 9081–9089.

65. Garipov G., Khrenov B., Klimov P., Klimenko V., Mareev E.A., Martinez O., Mendoza-Torres E.J., Morozenko V., Panasyuk V.I., Park H., Ponce E., Rivera L., Salazar H., Tulupov V., Vedenkin N., Yashin I. Global Transients in Ultraviolet and Red-infrared Ranges from Data of Universitetsky-Tatiana-2 Satellite // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. doi:10.1029/ 2012JD017501.

66. Druzhinin O.A., Troitskaya Yu.I. Regular and chaotic dynamics of a fountain in a stratified fluid // Chaos. 2012. V. 22, No. 2. P. 023116-1–023116-14.

67. Troitskaya Yu., Rybushkina G., Soustova I., Balandina G., Lebedev S., and Kostianoy A.

Adaptive retracking of Jason-1 altimetry data for inland waters on the example of the Gorky Reservoir // Int. J. Remote Sensing. 2012. V. 33, № 23. P. 7559–7578.

68. Лазарев В.А., Малеханов А.И., Мерклин Л.Р., Романова В.И., Стромков А.А., Таланов В.И., Хилько А.И. Экспериментальное исследование возможностей сейсмоакустического зондирования морского дна когерент-ными импульсными сигналами реверберации // Акустический журнал. 2012. Т. 58, № 2. С. 192–199.

69. Гринюк А.В., Кравченко В.Н., Трофимов А.Т., Трусова О.И., Хилько А.А., Малеханов А.И., Коваленко В.В., Хилько А.И. Эксперименты по возбуждению и приему когерентных высокочастотных акустических сиг-налов в мелководном районе морского шельфа // Акустический журнал. 2011. Т. 57, № 4. С. 496–504.

70. Ежова Е.В., Сергеев Д.А., Кандауров А.А., Троицкая Ю.И. Нестационарная динамика турбулентных осесимметричных струй в стратифицированной жидкости. Ч. 1 : Экспериментальное исследование // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48, № 4.

С. 409–417.

71. Заборонкова Т.М., Кудрин А.В., Петров Е.Ю. Электродинамические характеристики ленточной антенны в магнитоактивной плазме // Радиотехника и электроника.2012.

Т. 57, № 3. С. 296–300.

72. Троицкая Ю.И., Рыбушкина Г.В., Соустова И.А. Спутниковая альтиметрия внутренних водоемов // Водные ресурсы. 2012. № 2. С. 184–189.

73. Бычков В.В., Пережогин А.С., Пережогин А.С., Шевцов Б.М., Маричев В.Н., Матвиенко Г.Г., Белов А.С., Черемисин А.А. Лидарные наблюдения появления аэрозолей в средней атмосфере Камчатки в 2007-2011 гг. // Оптика атмосферы и океана. 2012.

Т. 25, № 1. С. 87–93.

74. Esau I.N., Zilitinkevich S.S., Djolov G., Rautenbach C.J. de W. A micro-meteorological experiment in the atmospheric boundary layer in Highveld Region // Earth and Environmental Science. 2011. V. 13, № 1. P. 012011-1–012011-8.

Результаты исследований Лаборатории регулярно представляются на международных и всероссийских конференциях, среди которых такие крупные и авторитетные научные форумы, как Генеральная ассамблея Европейского геофизического союза (EGU), Ежегодное собрание Европейского метеорологического общества (EMS), Европейская конференция по приложениям метеорологии (ECAM), Симпозиум «Достижения в исследованиях электромагнетизма» (PIERS), Международный симпозиум общества IEEE по наукам о Земле и дистанционному зондированию, Всероссийская конференция по атмосферному электричеству, Всероссийская научная школа «Нелинейные волны».

17-я Всероссийская конферен- Нижний Новгород, SPIE Conference on Remote Sensing of the Ocean, Sea Ice, Coastal Waters, and Large Water IX International Conference on Форум молодых учных Ниже- Нижний Новгород, городского государственного Россия, 16–18 сенуниверситета им. Н.И. Лобачев- тября 2013 г. поверхности жидкости методом цифровой VII International Conference Cur- Санкт-Петербург, 11th European Conference on The 34th Progress in Electromagавгуста 2013 A.S. An analysis of a strip antenna located at netics Research Symposium V International Conference «Fron- Нижний Новгород, IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium International Conference Fluxes Санкт-Петербург, Международный симпозиум Санкт-Петербург, Атмосферная радиация и ди- Россия, Luchinin A.G., Repina I.A., Sergievskaya намика (МСАРД-2013) 24–27 июня 2013 I.A. Remote sensing technique of near surface wind by optical images of roughed water The Eighth International Kharkov Symposium on Physics and EngiBolshakov O.S., Shchitov A.M., Feigin A.M.

neering of Microwaves, Millimeter мониторингу окружающей среБольшаков О.С., Щитов А.М., Фейгин А.М.

18-я Нижегородская сессия мо- Нижегородская обл., лодых ученых 28–31 мая 2013 I.A., Lazareva T.N., Sergievskaya I.A. Influence of the surface waves on changing characteristics of the wind International Conference «Days Санкт-Петербург, 2013 International Symposium on радиофизике, посвященная Россия, 13–17 мая I.A., Lazareva T.N., Sergievskaya I.A. Raлетию со дня рождения 2013 dar sensing of eutrophication on the example 13th URSI Commission F Trienniапреля – 3 мая XXVIII Всероссийский симпози- Санкт-Петербург, 23 7th European Conference on Anапреля 2013 General Assembly of the European Geosciences Union Broquet G., Wu L., Beekmann M., HadjiLazaro J., Clerbaux C., Andreae M.O., Kaiser J.W., Schulze E.-D. CO2 emissions from IX Всеросийский семинар по Нижний Новгород, Greencycles Training Workshop Международное совещание Таруса, Россия, 8-я Всероссийская конферен- Москва, Россия, ция Физика плазмы в Солнеч- 4–8 февраля 2013 Насыров И.А., Белецкий А.Б., Сергеев The Third International Sympoянваря (ISAR-3) 30 AGU Fall Meeting (AGU 2012) Х Всероссийская открытая кон- Москва, Россия, ференция «Современные про- 12–16 ноября 2012 Е.М., Баландина Г.Н., Применение акублемы дистанционного зонди- стического волнографа для измерения ference (PORSEC-2012) Pan-Eurasian Experiment (PEEX) Workshop «European GDR Dy- Ницца, Франция, namo and MHD Days» 1–4 октября 2012 Rogachevskii I. MHD turbulence under stratification the negative effective magnetic VII Всероссийская конференция Санкт-Петербург, Караштин А.Н., Шлюгаев В.Ю., Караштина О.С., Комраков Г.П., Лисов А.А., Пичужкин Е.В., Гуревич А.В. Исследование радиоизлучения молниевого разряда с высоким временным разрешением XXIV Всероссийская конферен- Туапсе, Россия, Свинков Н.В., Игнатов С.К., Разуваев А.Г., International Conference-School European Meteorological Society (EMS) Annual Meeting Bjerknes Centre 10-year Anniversary Conference «Climate 3–6 сентября 2012 very stable stratification: advances in physics 42 The 14th International Conference IAU Symposium 294 on Solar and Quadrennial Ozone Symposium The 32nd Progress in Electroавгуста 2012 N.M. Guided modes of an open circular magnetics Research Symposium IEEE International Geoscience 48 39th COSPAR Scientific Assembly V Всероссийская научная кон- Муром, Россия, shop «Climate Change Extremes in Northern Asia»

Солнечная активность и приро- Иркутск, Россия да глобальных и региональных 19–22 июня 2012 very stable stratification: Advances in physклиматических изменений ics and new tools for modelling turbulent mixing in climate and climate-change models nearity, rotation, stratification and tion of internal waves by a turbulent fountain dissipation (IUTAM 2012) Advances in SAR oceanography (SEASAR 2012) Clobal Emissions Inventory Activiиюня Days on Diffraction – 2012 Санкт-Петербург, ция молодых ученых «Состав 28 мая – 1 июня Каменецкий А.В. Низкочастотные спектры электричество. Климатические Международный семинар «Ме- Санкт-Петербург, гагранты – окружающей среде Россия in the atmosphere and hydrosphere «Прикладные технологии гид- Россия, 21–23 мая рование функции пространственной когерофизики и гидроакустики» рентности многомодового сигнала в случайно-неоднородном океаническом волноводе Международный форум «Вели- Нижний Новгород, кие реки» Россия, 15–18 мая кильватерные следы как источник информации для систем навигации и экологического мониторинга внутренних водных путей 2012 General Assembly of the European Geosciences Union ments» (WISE 2012) 16–20 апреля 2012 of air-sea interaction under sever winds with 50th anniversary international scientific conference for students M.B., Meshkov E.M., Panfilova M.A. ConcepStudent and technological 13–19 апреля 2012 tion of a compact radar for remote sensing of IEAS High Level Academic Forum 6th European Conference on Anмарта 2012 N.M. Guided modes of an open circular tennas and Propagation (EuCAP «Нелинейные волны – 2012» Россия ния турбулентности и турбулентного зафевраля – 6 мар- мыкания для устойчиво стратифицирота 2012 ванных геофизических течений Смирнов А.В., Малеханов А.И. Моделирование функции пространственной когерентности многомодового сигнала в случайно-неоднородном океаническом волноводе для горизонтально ориентированной антенны XX научная сессия Совета РАН Москва, Россия, по нелинейной динамике 26–27 декабря 2011 N.V., Soustova I.A. Non quasi-stationary XII Международная конферен- Москва, Россия, ция «Современные методы и 23–25 ноября 2011 Romanova V.I., Khil’ko A.I. Coherent acousсредства океанологических ис- tical sensing of the sea bottom следований»

9 Открытая Всероссийская Москва, Россия, конференция «Современные 14–17 ноября 2011 Measurements of a vertical component of the Waves in science and engineerноября