Досліджено формування складних метеорологічних явищ: засухи, суховію і пилової бурі. Визначено вплив цих явищ на посіви у період глобальних змін клімату. З'ясовано сучасний рівень пізнання природи засухи, суховію і пилової бурі. Проаналізовано особливості формування, поширення та впливу на урожайність сільськогосподарських культур у Новому і Старому світі. Показано інтенсивність розвитку та ймовірність вияву несприятливих явищ в Україні, наведено заходи боротьби з ними.

Досліджено процес розорювання степів, прерій, саван та розвиток систем землеробства в Новому і Старому світі для нарощування виробництва продовольства в період глобальних і локальних змін клімату. Охарактеризовано сучасні системи землеробства, які забезпечують підвищення родючості грунту та збереження вологи у процесі боротьби з несприятливими метеорологічними явищами. Проаналізовано вплив глобального потепління та вологозабезпечення на структуру посівів, виробництво продовольчих ресурсів і споживання білка. Розглянуто особливості поширення засухи, суховію, пилової (чорної) бурі та їх вплив на урожай в грунтово-кліматичних зонах України. Визначено збитки світової економіки від зазначених явищ, обгрунтовано основні заходи боротьби з ними за умов сучасного землеробства.

Разработан метод объективной оценки повторяемости ветров с суточной периодичностью направления в горах, оценена роль макроциркуляционных и температурно-радиационных условий образования локальной циркуляции, приведены пространственно-временные характеристики потоков в различных формах рельефа, эмпирическая зависимость повторяемости горно-долинных ветров от высоты станции. Представлено географическое распределение мезомасштабной циркуляции в горах Украины, России, республик Закавказья и Средней Азии. Исследование термобарических условий развития местной циркуляции в горах позволяет считать, что возникновение и простанственно-временной режим горно-долинных ветров определяются режимом инсоляции, циркуляцией синоптического масштаба и морфометрическими особенностями рельефа. Взаимодействие первых, изменяющихся процессов и факторов, и вторых, постоянных во времени, обоюдно, причем крупные горные массивы существенно ослабляют процессы синоптического масштаба, создавая благоприятные условия для развития мезомасштабных циркуляций.

Для расчета рассеивающих свойств отдельных частиц песка/пыли, находящихся в воздухе во время песчаной бури, необходимо получить значение проницаемости одной частицы песка/пыли, покрытого слоем воды. В качестве первого шага использована формула Луйенга для определения проницаемости сухого песка/пыли, являющегося частью смеси, параметры которой измеряются. Результаты измерений могут использоваться для оценки особенности распространения электромагнитных волн, используемых коммуникационными системами.

Проведено дослідження вітрових ресурсів Аравійського півоострова з залученням полів вітру об'єктивного аналізу Британської метеослужби. На підставі вивчення одержаних середньомісячних полів характеристик вітру біля поверхні землі виявлено, що одержані розподіли добре відповідають фізико-географічним особливостям півострова та циркуляційним - сезонів. Наведено оцінку вітрових умов на рівні вітроколеса шляхом відновлення вертикального профілю вітру в приземному шарі до рівнів 50 та 100 м за допомогою теорії подібності Моніна - Обухова. На підставі статистичного аналізу показано, що найкраще узгодження повторюваності фактичних і розрахованих швидкостей вітру на рівні 50 м одержано у разі використання вітру на рівнях не менше 10 м і врахування температурної стратифікації - у приземному шарі 50 - 2 м. Одержано поля середніх значень та вірогідності швидкостей вітру на висоті 50 м та встановлено, що режимні характеристики вітру на даному рівні вже дозволяють використовувати його енергію.

Дисертація присвячена розробці принципово нової фізичної моделі штормових зон. В роботі вперше запропонована фізична модель штормових зон, яка основана на ланцюжках Кармана. Розроблено методику діагнозу морських штормів, що базується на новій фізико-математичній концепції, сучасній методиці Аракави з використанням інформації зі штучних супутників Землі. Основні результати роботи знайшли використання в оперативній прогностичній діяльності метеорологічних підрозділів, можуть стати основою для розробки більш досконалих гідродинамічних моделей.

Вперше розроблено в організаціях Державної Гідрометеорологічної служби спеціалізована підсистема контролю якості даних морських берегових спостережень у межах системи АССОКА. Вперше виявлено, що довготривалі зміни аномалій висоти хвиль в прибережній зоні Азово-Чорноморського регіону характеризуються квазіперіодичними коливаннями міждесятилітнього масштабу, що вказує на зв'язок з глобальними кліматичними процесами. Вперше проведено класифікацію великомасштабних синоптичних процесів, що призводить до штормів в Азово-Чорноморському басейні. Виявлено, що на десятилітньому-міждесятилітньому масштабі відзначено зміну вітро-хвильового режиму.

Исследовано распределение средних скоростей ветра в растительном покрове (РП), который рассматривается как слой "проницаемой шероховатости". Предложена новая аппроксимация для функции <$E z sub roman Opп "/" h sub roman рп>, позволяющая определить шероховатость РП с учетом его плотности. Расчетная шероховатость согласуется с экспериментальными данными. Найдены новые формулы для профиля ветра в РП, учитывающие наличие слоя шероховатости растительного покрова. Потери энергии потока в РП оценены с помощью экспоненциальной функции, зависящей от плотности элементов РП. Профили ветра преобразуются в логарифмические, когда плотность их листовой поверхности стремится к нулю.

Проведение тестовых фильтраций одно- и двумерных массивов зональной составляющей скорости ветра позволило исследовать влияние характеристик спектрального окна фильтра Ланцоша на параметры низко- и высокочастотных составляющих рассматриваемых пространственно-временных рядов.

Выполнена классификация крупномасштабных синоптических процессов, приводящих к штормовым условиям в Азово-Черноморском бассейне, основанная на объективном методе кластерного анализа. Проведен анализ синоптических процессов штормов в Азово-Черноморском бассейне с использованием полученной классификации за период 1954 - 2008 гг.

Проведено класифікацію великомасштабних синоптичних процесів, якi призводять до штормових умов в Азово-Чорноморському регіоні, яка базується на об'єктивному методі кластерного аналізу. Проведено аналіз штормових синоптичних ситуацій в Азово-Чорноморському регіоні з використанням одержаної класифікації за період 1954 - 2008 рр.

The classification of large-scale synoptic processes leading to the storm conditions in the Azov-Black sea region based on objective method of cluster analysis has been made. Analysis of the storm synoptic situations in Azov-Black sea region has been carried out using the obtained classification during the period of 1954 - 2008.

Проведено аналіз проблематики впровадження відновлюваних джерел енергії в аграрно-промисловий комплекс. Обгрунтовано доцільність використання вітрових установок малої та середньої потужностей для задоволення сільськогосподарських потреб. Розглянуто датчик напрямку та швидкості вітру ДВ-160 і програмне забезпечення для роботи з ним. Проведено статистичне оцінювання характеристик швидкості вітру за липень-серпень 2009 р. Обраховано середню швидкість вітру на висоті 30 м та визначено її зв'язок зі швидкістю вітру на висоті флюгера. Розраховано коефіцієнти для розподілу Вейбула, що надає змогу оцінити вітровий потенціал регіону м. Полтава.

Досліджено умови регіональної циркуляції атмосфери в період утворення морських бризів на північному узбережжі Чорного моря. Запропоновано регіональний циркуляційний індекс BSO (Чорноморське коливання), який дозволив виділити ситуації зі слабкими градієнтами тиску біля поверхні землі за синоптичних умов, сприятливих для виникнення морських бризів, цей індекс застосовано як початковий об'єктивний фільтр для виділення умов в приземному полі тиску під час розвитку бризів в Одесі та Маріуполі.

По результатам регионального реанализа атмосферной циркуляции с разрешением 9 км изучено формирование бриза в случае слабой синоптической фоновой активности для прямолинейного западного берега Черного моря за период 1 - 4 июля 2007 г. Показано, что в этих условиях днем наблюдается образование гравитационного течения, бризового фронта и интенсивных внутренних волн в тропосфере. Приведены пространственно-временные диаграммы скорости ветра, карты вертикальных разрезов потенциальной температуры и вертикальной скорости воздушных масс и других параметров. На их основании получены количественные оценки скорости ветра в бризе и скорости распространения фронта бриза, а также проведено их сравнение с ранее опубликованными данными.

Предложен плазменно-капельный механизм образования смерча - интенсивного атмосферного вихря, вращающегося под грозовым облаком. Смерч рассматривается как контролируемый прилипанием газовый разряд, создаваемый в атмосфере сильным облачным зарядом в присутствии геомагнитного поля. Построена общая теория атмосферно-облачного разряда, дан расчет электрической и магнитной структуры плазмы вихря под круглым бесконечно тонким заряженным диском.

Трехмерные численные модели фронтальных облачных систем с детализированной микрофизикой, разработанные в УкрНИГМИ, адаптированы к экстремальным условиям повышенной активности смерчей. Численные эксперименты проведены с использованием Декартовой системы координат параллельно с системой координат, учитывающей рельеф. Рассмотрены мезомасштабные явления, сопровождавшие цепь смерчей, проходивших над северной частью Крыма 22 июля 2002 г. Серия численных экспериментов выполнена с целью поиска ключевых параметров, которые могли быть причиной возникновения исследуемых опасных явлений или определяли степень их активности.

Відомо, що випадковий вектор швидкості вітру характеризується багатьма величинами, що характеризують положення вектора швидкості вітру у просторі. Тому виникає питання, які характеристики вітру необхідно враховувати і якими характеристиками вітру можна зневажати у процесі оцінки вітрового навантаження. Для цього бажано мати в розпорядженні всі відомі величини, які характеризують вітер. Ці характеристики необхідно систематизувати згідно їх фізичних і математичних властивостей. Наведено початок систематизації величин, які характеризують дію вітру на системи, що експлуатуються в атмосфері Землі.

Проаналізовано залежності кількості виробленої електроенергії та її собівартості, а також навантажень в елементах вітроустановок від номінальної потужності та номінальної швидкості вітру.

Приведен анализ данных многолетних наблюдений максимальных годовых значений ветрового давления по всем метеостанциям Украины с целью выявления локальных территорий, где существует высокая вероятность появления ветров со скоростями более 40 м/с.

Запропоновано методику аналізу вітрового потенціалу з використанням функції спільного розподілу швидкості і напряму вітру як залежних випадкових величин.

Запропоновано електромагнітний механізм утворення смерчу. Смерч розглянуто як контрольований прилипанням газовий розряд, що створюється в атмосфері сильним хмарним зарядом за присутності геомагнітного поля. Обертання середовища в ньому здійснюється електромагнітною силою Лоренца. Розраховано електричні, магнітні та гідродинамічні поля дозвукового вихору. Одержані результати якісно та кількісно відповідають даним спостережень.