На основании данных эксперимента Wangara осуществлена апробация одномерной численной модели пограничного слоя атмосферы в воспроизведении его термодинамической структури в разное время суток над сушей. Система уравнений модели замыкалась, во-первых, с различным порядком (первым или полуторным), во-вторых, различными методами замыкания (b-l или <$E roman b - epsilon>). Среди моделей первого порядка замыкания есть такие, в которых диагностические уравнения для коэффициентов турбулентности получены с модели высокого порядка замыкания, требующей использования кинетической энергии турбулентности вертикальных пульсаций скорости при условии наличия устойчивого пограничного слоя. Всего было проведено 12 экспериментов. Проведен детальный анализ качественного и количественного согласия результатов расчета с натурными данными с помощью статистических методов обработки.

Представлены результаты верификации модуля атмосферного переноса системы ядерного реагирования РОДОС. Использована недавно разработанная Java-версия этой системы. Моделирование экспериментов с выбросами Аргона (<$E nothing sup 41 roman Ar>), проведенных в 2001 г. в Моле (Бельгия), показало преимущество параметризации пограничного слоя атмосферы, основанной на теории подобия по сравнению с более простой параметризацией, используемой в системе РОДОС по умолчанию, в которой высота пограничного слоя является функцией категории устойчивости атмосферы.

Осуществлен комплекс расчетов с использованием одномерных моделей с различными способами замыканий. Сравнены фактические и рассчитанные вертикальные профили метеорологических величин. В качестве материала для сравнения использованы данные наблюдений на океанской станции "С". Получены оценки составляющих уравнения баланса кинетической энергии турбулентности и их сезонный ход.

Зроблено спробу відтворити сезонну структуру граничного шару атмосфери над водною поверхнею за допомогою одновимірної математичної моделі, яка враховувала неадіабатичність припливів тепла та вологи і горизонтальну неоднорідність температури повітря. На базі змодельованих часових змін метеорологічних величин для кожної пори року розраховано статистичні характеристики з метою виявлення ступеня узгодження з фактичними даними, одержаними на океанській станції "С". Побудовано та порівняно відповідні криві повторюваності за результатами спостережень і розрахунків. Наведено сезонні зміни приводних турбулентних потоків імпульсу, тепла та вологи, розрахованих за допомогою bulk-методу, а також температури та швидкості вітру.

Приведены климатические характеристики общей циркуляции атмосферы. Изучены основные черты многолетних полей температуры в тропо- и стратосфере. Охарактеризованы особенности глобальных полей геопотенциала в свободной атмосфере. Исследована структура глобальных полей составляющих скорости ветра в тропо- и стратосфере. Уделено внимание статистической структуре телеконекций в полях основных параметров общей циркуляции атмосферы в атлантико-европейском секторе в зимний период.

Доведено, що для досягнення високої точності результатів GPS спостережень необхідно враховувати регіональні властивості вертикальних профілів метеорологічних величин та індексу показника заломлення (ІПЗ). Проведено аналіз точності існуючих аналітичних моделей для визначення складових зенітної тропосферної затримки за великим обсягом матеріалів аерологічних зондувань у західному регіоні України в 2002 - 2003 рр. Встановлено емпіричну залежність зміни ІПЗ водяної пари з висотою, а також оптимальні для даного регіону межі висот нейтральної атмосфери (НА), до яких потрібно враховувати суху та вологу складові ІПЗ. Розроблено метод урахування річних динамічних властивостей НА в регіоні з метою визначення сухої та вологої складових лінійної затримки сигналів супутників, який суттєво підвищує точність врахування впливу НА на супутникові спостереження.

Оценены условия зарождения смерчей над Украиной. Исследованы два случая прохождения смерча над Одесской областью. Приведен анализ гидродинамических характеристик нижней тропосферы в период возникновения вихрей.

Розроблено метод, який дозволяє за даними стандартних метеорологічних спостережень оцінити поточний стан дифузійних властивостей нижньої частини межового шару атмосфери. Метод передбачає визначення аналога параметра Моніна - Обухова та враховує географічні, геофізичні та клімачні особливості України. З використанням архіву метеорологічних і аерологічних даних зроблено верифікацію методу та показано задовільне узгодження. Запропоновано новий параметр стійкості для визначення метеорологічного та кліматичного потенціалу забруднення атмосфери. Зроблено спробу районування території України з кліматичним потенціалом забруднення для теплого та холодного сезонів року.

Дисертацію присвячено питанням математичного моделювання внутрішньої структури атмосферного примежового шару (АПШ) і процесів поширення і розсіяння забруднюючих речовин в нижньому шарі атмосфери на основі стандартної метеорологічної інформації. Розроблено атмосферну турбулентно-циркуляційну і дифузійну модель діагнозу і прогнозу динаміки нижнього шару атмосфери і його екологічного стану з урахуванням основних фізичних механізмів формування закономірностей просторово-часового розподілу метеорологічних величин, характеристик турбулентного обміну і перенесення забруднюючих речовин над територією України. Запропоновано методики параметризації ефектів орографії в задачі відновлення внутрішньої структури АПШ і екологічного стану нижнього шару атмосфери, класифікації умов формування внутрішньої структури АПШ, регіонального перенесення і дифузії забруднюючих речовин і її використання в задачах екологічного моніторингу. Встановлено основні закономірності розподілу характеристик турбулентно-циркуляційного режиму і екологічного стану нижнього шару атмосфери при характерних для України атмосферних процесах.

Описываются постановка и программная реализация физико-математической задачи совместного количественного описания турбулентно-циркуляционного режима и процессов переноса и рассеяния примеси над орографически неоднородной подстилающей поверхностью в ограниченном регионе. Представлены результаты моделирования турбулентно-циркуляционного режима нижнего слоя атмосферы над Украиной для типовых синоптических процессов. Дана оценка точности восстановления пространственно-временного распределения характеристик нижнего слоя атмосферы на основе трехмерной модели атмосферного пограничного слоя. Изложены основные подходы к моделированию диффузионных процессов в атмосфере на основе уравнения турбулентной диффузии, приведен численный алгоритм и результаты моделирования процессов распространения и рассеяния примеси при различных метеорологических условиях.

Проведено испытание работоспособности одномерной нестационарной бароклинной неадиабатической модели с <$E << b~-~l >> > замыканием, используя специализированный архив наблюдений ПГЭП (декабрь 1978 - ноябрь 1979 гг). Достоверность полученных результатов расчета проверялась качественно и количественно: при визуальном сравнении пространственно-временных разрезов и сезонной изменчивости фактических и рассчитанных метеорологических величин и с помощью статистических методов обработки (коэффициент корреляции и различия) соответственно. Анализ такого сравнения показал достаточно хорошее согласие рассчитанных и наблюдаемых полей температуры, скорости и направления ветра.

Приведены результаты полугодового цикла измерений градиента коэффициента преломления тропосферы за период зима - лето по результатам измерений угла прихода с помощью радиоинтерферометра, принимающего радиосигнал геостационарного спутника Земли Asiasat 3S. Проведен анализ и обоснование полученных результатов. Исследованы некоторые явления в тропосфере, приводящие к наблюдавшимся в процессе измерений аномально большим значениям градиента коэффициента преломления.

Освещен опыт математического моделирования структуры турбулентного геофизического пограничного слоя на вращающейся Земле с учетом стратификации и эффектов бароклинности. Приведено определение геофизического пограничного слоя и изложены физико-математические методы описания его структуры. Проанализированы термические, циркуляционные и диффузионные процессы в атмосферном пограничном слое. Изучены количественные характеристики термодинамических процессов в верхнем турбулентном слое океана. Рассмотрен метод расчета турбулентных потоков на границе раздела океан - атмосфера. Значительное внимание уделено вопросам приложения теории геофизического пограничного слоя к решению прикладных задач в области атмосферных и морских водных ресурсов.

Рассмотрены вопросы математического моделирования динамики пограничного слоя атмосферы в мезометеорологическом масштабе и моделирования процесса распространения атмосферных выбросов промышленных объектов в локальном и региональном масштабах. Для получения "физически" корректного численного решения высокого порядка точности разработана теория нелинейной монотонизации разностных схем для уравнений параболического и гиперболического типов. Изложены методы решения системы уравнений гидротермодинамики для пограничного слоя атмосферы, основанные на использовании функции источника, на принципе переменных направлений. Описаны структуры интегрированных информационных систем обработки метеорологической информации и моделирования процесса распространения примеси от стационарных промышленных источников в локальном (для города) и региональном (мезометеорологическом) масштабах. Представлены данные сравнительного анализа численных расчетов для различных методик, различных моделей, на примерах предприятий г.Луганска, для различных типов устойчивости атмосферы для Восточноукраинского региона.

Розглянуто різні моделі розподілу коефіцієнта заломлення тропосфери. Вказано на обмеження щодо застосування деяких з них за умов реальної метеорологічної ситуації, рельєфу і стану підстилаючої поверхні. Запропоновано спосіб знаходження розподілу коефіцієнта заломлення на підставі вертикальних профілів показника заломлення, одержаних в двох точках, віддалених одна від одної.

Одержано кількісні характеристики турбулентно-циркулярного режиму нижнього шару атмосфери над територією Індокитаю з використанням методів математичного моделювання. Виконано адаптацію тривимірної нестаціонарної моделі до складних умов орографії досліджуваного регіону. За даними об'єктивного аналізу Британської метеослужби відібрано типові синоптичні ситуації, для яких розраховано метеорологічні величини та параметри турбулентності у вузлах регулярної сітки з кроком 0,5 - <$E1~ symbol Р> по горизонталі та на 21-му розрахунковому рівні по вертикалі. З використанням даних стосовно швидкості вітру та стратифікації атмосфери розраховано перенос та розсіювання забруднювальних речовин. Наведено приклади розрахунку концентрації домішки поблизу промислових підприємств В'єтнаму.

Дисертація присвячена розробці методу кількісного опису турбулентно-циркуляційної структури прибережної мілководної зони моря - шельфового пограничного шару (ШПШ) і виявленню основних закономірностей тривимірного розподілу характеристик ШПШ. Постановка задачі кількісного опису нестаціонарного стратифікованого бароклинного ШПШ сформульована з урахуванням основних внутрішніх і зовнішніх механізмів для обмеженої тривимірної розрахункової області моря з топографічно складним рельєфом дна. Виписана система рівнянь гідротермодинаміки і турбулентного замикання і запропоновано метод визначення циркуляційних і турбулентних характеристик ШПШ шляхом чисельного розв'язання цієї системи для широкого діапазону гідрометеорологічних і морфометричних параметрів. Достовірність моделі підтверджена узгодженням розрахованих і виміряних модулів і напрямів вектора поверхневої течії. Показана можливість застосування розробленого методу в оперативній практиці на прикладі Одеської затоки і Південно-Китайського моря.

Проведено широкомасштабний моніторинг густини потоку теплових нейтронів біля поверхні Землі в Європейській частині Росії та в Атлантиці (від Балтійська до Ушуаї), на Північному полюсі, а також в тропосфері під час висотних авіаперельотів. В Атлантичному океані виявлено зони посиленої емісії теплових нейтронів до 300 н/(с <$E cdot> м<^>2), що в 20 - 30 разів перевищують фоновий рівень і збігаються за локалізацією з океанськими фронтами, зонами підвищеної концентрації фітопланктону. Розглянуто роль кінетичного захоплення фонових нейтронів у формуванні аномально високого корпускулярного випромінювання від біомаси.

Рассмотрено влияние водных и водно-кислотных аэрозольных слоев, образующихся во время солнечно-протонных событий, на энергетический баланс земной атмосферы в высоких широтах. Показано, что во время солнечных вспышек поток солнечной энергии, достигающий поверхности Земли, может уменьшаться на 6 - 11 % за счет отражения от аэрозольного слоя, образовавшегося в результате ионизирующего воздействия высокоэнергетичных солнечных протонов.

Одержано одновимірну модель середнього електростатичного поля нижньої атмосфери (0 - 30 км). Модель представлено рівнянням Пуассона для самопогодженого поля електронів у щільному газі. Відшукано точний розв'язок у наближенні сталих коефіцієнтів, який відповідає інтегрованості класичного осцилятора Морзе. Розв'язок параметризовано величинами енергії поля в одиниці об'єму. Базові функції лінійного наближення, на відміну від однорідного наближення Дебая - Хюккеля, - функції Ейрі (Ai, Bi), які показують осциляційну гіперполяризованість розподілу електронів у полі сили тяжіння. В межах цієї моделі запропоновано інжекційно-поляризаційний механізм стабілізації лінійних хмарових аномалій хвилями зарядової щільності в неоднорідній (надлишковій) електронно-іонній підсистемі атмосфери у вертикальному стратифікованому полі. Згідно з розрахунками, збурення приземного електростатичного поля від сейсмічно активних розломів або меж осередків землетрусів достатньо для поляризації зарядженої підсистеми водяної пари лінійних хмарових аномалій.