МАТЕМАТИКА И ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

Обсуждается успешность оперативных гидродинамических прогнозов метеорологических величин и характеристик погоды в пунктах. Успешность гидродинамических прогнозов выше успешности синоптических прогнозов. Это позволяет осуществить переход к детальным оперативным гидродинамическим прогнозам погоды в пунктах.

Представлено сравнение результатов измерений концентрации приземного озона в двух мегаполисах - Москве и Киеве. Временной ход концентрации озона и температуры в обоих городах близок по форме и характерен для среднезагрязненных равнинных станций. В обоих мегаполисах в сезонной изменчивости концентрации озона наблюдаются два максимума - весной и летом, в течение суток - обычный максимум концентрации озона (примерно через 2-3 ч после местного полудня) и ночной, характерный для крупных городов.

Исследованы пространственно-временное изменение увлажнения суббореальных равнинных ландшафтов России и реакция границ зон увлажнения на изменения климата в целом за период 1936-2006 гг. и за отдельные его интервалы. Определены районы с однородным изменением увлажнения и нелинейные тренды увлажнения в каждом районе.

Рассматриваются особенности использования двухмерной модели атмосферного пограничного слоя для оценки параметров прибрежных туманов на водоемах Сибири с применением данных реанализа и выходных данных региональной климатической модели. Модельные характеристики туманов сравниваются с наблюдениями, проводившимися на водохранилищах Сургутских ГРЭС.

Заслуженному метеорологу гидрометслужбы, кандидату географических наук Василию Васильевичу Лапикову 7 ноября 2010 г. исполнилось 70 лет. Башкирское УГМС под руководством В. В. Лапикова всегда являлось одним из лидеров среди организаций Росгидромета по производственным показателям.

Премия имени академика Е. К. Федорова за исследования гидрометеорологических и гелиогеофизических процессов в атмосфере, на поверхности суши, в Мировом океане, Арктике и Антарктике присуждена сотрудникам ГУ "ИГКЭ" Росгидромета и РАН - Юрию Антониевичу Израэлю, Алле Викторовне Цыбань за монографию "Антропогенная экология океана". Настоящее издание монографии дополнено новой научной информацией по исследованию антропогенного воздействия на Мировой океан и новой главой по влиянию изменения климата на морские экосистемы.

Наименьшие средние за квартал значения общего содержания озона (ОСО) (290-315 е. Д. ) наблюдались над югом Европейской России и Средней Азией и островами и побережьем Северного Ледовитого океана. Наибольшие значения ОСО 335-340 е. Д. наблюдались над югом Сибири и северо-востоком Казахстана. Над остальной частью контролируемой территории значения (ОСО) составляли 315-335 е. Д.

Продолжительный период на большей части европейской территории России наблюдалась аномально жаркая погода со средней суточной температурой выше климатической нормы на 7 {0} C и более: в Костромской области 1-11 августа она была на 7-10 {0} С выше нормы, в Рязанской области 1-14 августа на 7-13 {0} С, на юге Центрального федерального округа 1-8 августа на 7-15 {0} C. В Тамбовской области в период аномально жаркой погоды зарегистрировано 89 пожаров, в Липецкой области погибли зерновые и технические культуры на 154 тыс. га.

В первой половине августа 2010 г. над центральными областями Европейской России и Поволжьем сохранялся блокирующий высотный антициклон. В связи с этим продолжался период аномально жаркой погоды с неоднократным перекрытием абсолютных максимумов температуры на большей части европейской территории России. Только на крайнем севере Европейской России, в Ненецком автономном округе, Мурманской области и на севере Республики Коми температурный режим за месяц соответствовал климатической норме.

Сравнения, проводимые для трех типов профилей, а именно: адиабатического, приземной и приподнятой инверсии, показали, что прибор МТП-5 надежно регистрирует тип профиля температуры. Наилучшее совпадение профилей наблюдается в нижнем 200-метровом слое.

Рассмотрен подход к оценке расчетных гидрологических характеристик в нестационарных условиях. На примере обработки данных наблюдений за стоком рек в бассейне Верхнего Дона рекомендован байесовский алгоритм определения прогностических (расчетных) характеристик минимального стока.

Разработана методика выделения сезонов в годовом цикле термических атмосферных условий, отслеживающая режим вторжения в район Черного моря относительно холодных и теплых воздушных потоков и обеспечивающая повышение достоверности оценок термических условий в границах фактических сезонных периодов. Выявлена существенная нерегулярность сроков наступления фактических сезонов и возможность значительных флуктуаций длительности переходных сезонов.

Представлена трехмерная нестационарная бароклинная модель Баренцева моря. Моделирование выполнялось с учетом всех основных факторов, влияющих на течения: ветра, давления, приливов, неоднородной плотности воды, потоков через открытые границы. Проведено моделирование стационарной и нестационарной динамики моря.

Рассматривается прикладной статистический анализ периодически коррелированных временных рядов с известным периодом коррелированности Т. Предложены статистические оценки тренда (неслучайной аддитивной составляющей) и математического ожидания (сезонной или суточной составляющей) исследуемого временного ряда.

Исследованы особенности в тенденциях изменения температуры воздуха на отдельных станциях Дальнего Востока. По данным наблюдений за температурой воздуха методом наименьших квадратов рассчитана оценка коэффициентов уравнения линейного тренда. Показано, что в северных районах тренд температуры воздуха обладает малой обеспеченностью при малых значениях остаточной изменчивости. В южных районах значимость тренда увеличивается почти во все сезоны при малых значениях остаточной изменчивости.

Исследован характер холодных полугодий в умеренных широтах Азии по данным с 1917 по 2008 гг. На основе использования сезонных ритмов внутри холодного полугодия разработаны схемы транзитивных прогнозов разных характеристик его термической структуры: продолжительности всего холодного периода и предвесенья, сроков окончания самого холодного периода зимы.

В связи с изучением причин аномальных природных условий лета 2010 г. обобщено современное состояние знаний о климатологии блокирующих антициклонов, механизма их образования и поддержания, а также возможностях прогнозирования. Приводятся основные данные о повторяемости, интенсивности и продолжительности существования блокирующих антициклонов и их связях с характеристиками общей циркуляции атмосферы в Северном и Южном полушариях.

23 октября 2010 г. исполнилось 60 лет начальнику ФГУ "Саратовский ЦГМС" Михаилу Федоровичу Болтухину. Почти тридцать лет он руководит данным структурным подразделением Приволжского УГМС.

20 октября 2009 г. исполнилось 70 лет профессору, доктору физико-математических наук, заслуженному деятелю науки Российской Федерации, руководителю лаборатории динамики верхней атмосферы Земли НПО "Тайфун" Юрию Ивановичу Портнягину.

19 сентября 2010 г. исполнилось 80 лет одному из ведущих ученых-гидрологов Казахстана и стран СНГ, ведущему научному сотруднику РГП "Казгидромет", кандидату географических наук Всеволоду Викторовичу Голубцову.

Обь-Иртышское (Омское) управление создано 1 апреля 1940 г. На территории от границ Казахстана до Карского моря работало в то время 53 метеорологических и 5 гидрологических станций, 27 метеорологических и 50 гидрологических постов. Оперативная сеть состояла из 6 подразделений Бюро погоды и 5 авиаметеорологических станций.

В 2010 г. исполняется 90 лет одному из старейших научно-исследовательских учреждений России - Гидрохимическому институту. Гидрохимический институт выполняет функции базовой организации по метрологии и стандартизации в области методов и технических средств анализа поверхностных вод Росгидромета и Международного совета Содружества Независимых Государств по гидрометеорологии.

В июле 2010 г. на территории России наблюдалось 73 опасных гидрометеорологических явления, из них 4 случая града, которые Гидрометцентр России не прогнозирует и не оценивает. Кроме того, 3 явления были причислены к категории неблагоприятных гидрометеорологических явлений. 1 июля в Краснодарском крае прошел очень сильный дождь; в Волгоградской области грозовой дождь сопровождался сильным ливнем (до 47 мм). В Ставропольском крае в результате очень сильного дождя произошло подтопление села Гофицкое.

На всей европейской территории России средняя месячная температура в июле 2010 г. оказалась значительно выше нормы (на 3-8{O}C). Осадков выпало существенно меньше средних многолетних значений: в Центральном федеральном округе - 10-70% нормы, в Приволжском федеральном округе - 0-50% нормы (в Мордовии не выпало ни одной капли дождя). Количество выпавших осадков оказалось больше нормы только в Мурманской области, Калмыкии и Ставропольском крае.

Предложен новый безразмерный показатель, позволяющий оценивать аридность физико-географических территорий в любых пространственных и временных масштабах. На примере территории Узбекистана показаны возможности применения этого параметра.

Получены однородные временные ряды атмосферных осадков с исключенными систематическими погрешностями их измерения для 100 станций на территории России. Рассмотрено комплексное влияние всех систематических погрешностей стандартных сетевых осадкомерных приборов на измеряемые суммы осадков. Проведен сравнительный анализ соотношения измеренных и исправленных средних многолетних характеристик количества осадков.

Рассматриваются изменения химического стока основного притока озера Байкал - реки Селенга. Полученные оценки указывают на уменьшение годовых значений выноса растворенных веществ на 20-40% из-за уменьшения водного стока реки, вызванного происходящими колебаниями климата.

Предложена методика оценки степени устойчивости процесса формирования стока в рамках марковской парадигмы, приводящей к решению в виде семейства кривых Пирсона. По фактическому и ожидаемому климату получены карты, показывающие распространение зон неустойчивости по европейской территории России.

На основании данных повторяемого гидрологического разреза вдоль 132 {o} восточной долготы в ноябре и декабре 1999 г. в заливе Петра Великого обнаружена зона подъема промежуточных вод на поверхность моря. С учетом полученной по данным наблюдений двухслойной структуры поля плотности, применяя соответствующую в данном случае модель апвеллинга, рассчитаны основные его характеристики.

Проанализированы условия формирования 21 взрывного циклона. Определены типичные значения некоторых характеристик атмосферы и океана, сопутствующие образованию взрывных циклонов: индексов североатлантического и восточно-атлантического колебаний, температуры воздуха и воды, потоков явного и скрытого тепла.

Сток {90}Sr составил 0, 22-0, 67% запаса на водосборе с уменьшением этого показателя для рек высоких широт, находящихся в зоне распространения мерзлых и сезоннопромерзающих грунтов. Экологический полупериод уменьшения концентрации {90}Sr в воде рек Восточной Фенноскандии за 1979-1985 гг. составил 5, 9-11, 5 лет.

Приведены результаты комплексных исследований облаков при проведении работ с целью предотвращения осадков. Для оценки эффекта воздействия предложена новая методика, основывающаяся на сравнении результатов измерений ИК-радиометром со спутника "Meteosat" радиационной температуры облаков после воздействий и облаков, находящихся в естественном цикле развития.

Выполнена оценка качества воспроизведения гидродинамической моделью ММ5 суточного хода температуры воздуха в июле на Урале путем сравнения с данными станционных наблюдений. Модель ММ5 лучше воспроизводит максимумы температуры, чем минимумы, которые она сильно завышает. Наибольшую точность восстановления температуры воздуха модель демонстрирует в сроки 3, 6, 9, 12 и 24 ч, а наименьшую - в 15, 18 и 21 ч.

Представлена усовершенствованная прогностическая технология расчета элементов погоды, разработанная в Гидрометцентре России для среднесрочного прогноза на основе статистической интерпретации результатов интегрирования гидродинамических моделей атмосферы. Описывается методология численных прогностических алгоритмов.

В верхней стратосфере (изобарическая поверхность 10 гПа) в октябре 2009 г. продолжалось углубление околополярного вихря, центр которого в течение всего месяца располагался вблизи полюса. В экваториальной стратосфере сохранялась восточная фаза ветров квазидвухлетнего цикла. В средней тропосфере отмечалось преобладание значительных положительных аномалий геопотенциала H [500] в полярных районах и отрицательных - в умеренных широтах и субтропиках.

На большей части территории России в октябре наблюдалась теплая погода. Положительная аномалия средней месячной температуры воздуха составила 1-4{0}C. Октябрь был одним из самых дождливых на европейской территории России. В большинстве районов выпало от 1, 5 до 2 (местами до 3) месячных норм осадков.

Рассмотрены особенности формирования и сезонной динамики гидрологической структуры Шекснинского плеса Рыбинского водохранилища. На основании модельных расчетов установлен вклад различных генетических типов вод, включая стоки города Череповец в формирование его водных масс.

Рассмотрен генезис формирования наивысших уровней воды реки Лена у города Якутск. Кратко изложена методика восстановления рядов гидрологических характеристик. Данные наблюдений за наивысшими уровнями приведены к многолетнему периоду, выполнена оценка их однородности и стационарности.

На основе 10-летних наблюдений проанализированы особенности годовых и суточных изменений вертикального градиента показателя преломления g [n] и его среднего квадратического отклонения в нижнем 900-метровом слое атмосферы.

В регионе с 1976 по 2006 г. наблюдается увеличение прозрачности атмосферы. Получены количественные оценки изменений среднего многолетнего годового хода Т[2] и аэрозольной оптической толщины атмосферы (АОТ) при разных периодах осреднения за разные периоды времени.

Дана оценка современного состояния государственного мониторинга загрязнения поверхностных вод суши, изложены ключевые направления его развития и их научное методико-методологическое обеспечение.

Приводятся новые данные о водных ресурсах России и их многолетней динамике. Представлены результаты анализа современных изменений внутригодового распределения стока рек под влиянием климатических факторов. Приведена динамика водопотребления на различные хозяйственные нужды.

Дан обзор современных и планируемых в ближайшие 2 года систем оперативного мезомасштабного прогноза погоды. Приведены концепция создания в Гидрометцентре России на примере COSMO-RU системы мезомасштабного краткосрочного прогноза погоды на уровне лучших аналогов и описание соответствующей работы, проводимой в последние годы в Гидрометцентре России в рамках международного консорциума COSMO, по реализации этой концепции.

Цель: обобщение и развитие результатов по формированию статистической радиооптики — единой статистической теории лазерных информационных систем и радиооптических методов получения, преобразования, передачи и обра- ботки информации. Результаты: выделены основные трудности и показан противоречивый характер развития радиооп- тики. Предложена обобщенная модель радиооптической обработки информации и обоснован общий принцип построе- ния cтатистической радиооптики. Рассмотрены фундаментальные пределы точности, связанные с квантовыми эффекта- ми при регистрации оптических излучений; выполнен анализ особенностей влияния открытого атмосферного канала на работу лазерных систем информационного обмена; исследованы эффекты замираний при распространении лазерных излучений. Практическая значимость: формирование и развитие статистической теории лазерных информационных систем позволяет оптимизировать существующие и синтезировать качественно новые алгоритмы радиооптической об- работки информации для систем лазерной связи, локации, навигации и управления.

Постановка проблемы: в ряде прикладных задач, таких как задачи прогнозирования, выбора, назначения и рас- пределения, диагностики и многоагентного управления и др., иногда возникает проблема построения оптимального взаимодействия между агентами. Цель: построение нового алгоритма решения для теоретико-игровой модели мно- гоагентного взаимодействия конкурентного типа с использованием парето-оптимальности и компромиссного мно- жества, который позволит обрабатывать данные (проводить анализ данных) большого количества участников в каж- дом проекте с помощью построения несложного программного обеспечения. Результаты: построен алгоритм реше- ния статической конкурентной модели принятия решений, заключающийся в поиске парето-оптимального решения в бескоалиционных играх и компромиссного проекта. Статическая конкурентная модель принятия решений форма- лизуется в виде множества различных между собой бескоалиционных игр, каждая из которых задана для некоторо- го проекта. Для каждого проекта в качестве стратегий игроков выступают положительное и отрицательное решение по соответствующему проекту. Доходы игроков определяются как значения функций выигрыша на множестве ситу- аций, образованных принятыми решениями игроков по соответствующим проектам. Требуется решить каждую бес- коалиционную игру, а затем из множества полученных решений выделить компромиссное с помощью алгоритма нахождения компромиссного решения в целях выделения приоритетного проекта (одного или нескольких). Доказа- но существование решения статической конкурентной модели принятия решений, приведен численный пример ее реализации. Практическая значимость: предложенный алгоритм может быть рекомендован к использованию для экспертов как инструмент для уточнения или подтверждения оптимальности предполагаемого решения по участию в том или ином проекте.

Введение: в процессе опытной отработки систем управления перспективных объектов невозможно обеспечить полную идентичность условий испытаний отдельных образцов из-за проведения доработок, изменения граничных условий и т. д. Одним из путей устранения неоднородности информации, получаемой в процессе испытаний, является приведение резуль- татов испытаний отдельных образцов к некоторым заранее заданным условиям. Качество оценок характеристик системы управления, получаемых по объединенной таким образом выборке, существенно зависит от точности используемых опера- торов приведения. Цель: повышение точности определения операторов приведения по сравнению с известными метода- ми решения этой задачи. Результаты: предложен новый подход к объединению неоднородных опытных данных, позволив- ший повысить точность приведения результатов испытаний к единым условиям и качество оценок характеристик системы. В основу определения оператора приведения положены условия полного совпадения математических ожиданий и макси- мальной близости ковариационных матриц, характеризующих точность системы в различных условиях. Таким образом обе- спечен наиболее полный учет ограниченных опытных данных, полученных в процессе опытной отработки системы управ- ления. Приведен пример оценивания характеристик точности системы управления предложенным методом. Практическая значимость: применение полученных результатов позволяет повысить точность оценок характеристик системы управления

Purpose: In analogy with the ordinary and the periodic Golay pairs, we introduce also the negaperiodic Golay pairs. (They occurred first, under a different name, in a paper of Ito.) Methods: We investigate the construction of Hadamard (and weighing) matrices from two negacyclic blocks (2N-type). The Hadamard matrices of 2N-type are equivalent to negaperiodic Golay pairs. Results: If a Hadamard matrix is also a Toeplitz matrix, we show that it must be either cyclic or negacyclic. We show that the Turyn multiplication of Golay pairs extends to a more general multiplication: one can multiply Golay pairs of length g and negaperiodic Golay pairs of length v to obtain negaperiodic Golay pairs of length gv. We show that the Ito’s conjecture about Hadamard matrices is equivalent to the conjecture that negaperiodic Golay pairs exist for all even lengths. Practical relevance: Hadamard matrices have direct practical applications to the problems of noise-immune coding and compression and masking of video information.

отчет о научной конференции «Теоретические и прикладные аспекты математики, информатики и образования» (16-21 ноября 2014 г., Архангельск, САФУ)

В данной работе рассматривается связь максимальных префиксных кодов с теорией формальных языков и алфавитным кодированием. В терминах максимальных префиксных кодов формулируются условия коммутирования в глобальном надмоноиде свободного моноида, критерий эквивалентности пары конечных языков и ряд других результатов, связанных с бесконечными итерациями языков. Многие из этих результатов связаны с алгоритмическими проблемами для мономиальных алгебр (т. е. ассоциативных алгебр, заданных с помощью так называемых языков обструкций). В алфавитном кодировании преимущественно используются префиксные коды, т. к. свойство префикса гарантирует однозначную декодируемость. Максимальные префиксные коды обладают рядом дополнительных свойств: в неравенстве Макмиллана для них выполняется равенство; все вершины кодового дерева являются насыщенными. Мы использовали соответствие между максимальными префиксными кодами и кодовыми деревьями, благодаря чему нами произведен подсчет числа максимальных префиксных кодов заданной мощности r в q-буквенном алфавите. В работе получена общая формула, приведены примеры ее применения. Максимальных префиксных кодов мощности r над q-буквенным алфавитом не существует, если остаток от деления r на q-1 не равен 1. Частное k от деления r на q-1 можно интерпретировать как максимальное число ярусов в кодовом дереве, а также как количество пучков из q ребер, составляющих дерево. Набор (n 1, n 2, n 3, …, n s) представляет собой распределение этих пучков по ярусам кодового дерева. В заключение приведен ряд нерешенных задач, сформулированы гипотезы необходимых условий коммутирования, требующие проверки.

В работе систематизированы результаты экспериментальных исследований фазового перехода диапарамагнетик в диспергированных средах. Методика исследования базируется на методе Гуи для измерения намагниченности и магнитной восприимчивости слабомагнитных материалов с применением крутильных весов и специальной камеры для проведения низкотемпературных измерений. Описаны особенности полевых, влажностных и температурных зависимостей магнитной восприимчивости и намагниченности, составляющих экспериментальный базис построения теории этого явления. Полевые зависимости свидетельствуют о нелинейной зависимости между намагниченностью и напряженностью магнитного поля и подобны тем, которые характерны для ферромагнетиков. Весьма высокие значения магнитной восприимчивости не позволяют объяснить явление, учитывая только парамагнетизм неспаренных поверхностных электронов в рамках классической модели парамагнетизма. Для температурных зависимостей магнитных характеристик наблюдается невыполнение закона Кюри. Введение влаги в дисперсную среду приводит к уменьшению магнитных характеристик. На образцах кварцевого порошка обнаружен эффект возрастания магнитной восприимчивости с увеличением температуры выше 0 ºС, необъясняемый в рамках классической теории. В статье обоснована спиновая природа парамагнетизма дисперсных структур и наличия кооперативного эффекта в образовании парамагнетизма. Спиновой парамагнетизм обусловлен появлением неспаренных спиновых магнитных моментов в результате разрыва ковалентных связей при диспергировании. Разрыв связей происходит как на поверхности гранул дисперсной среды, так и внутри объема гранул при аморфизации кристаллической структуры. Кооперативный эффект проявляется в возникновении магнитных кластеров с параллельно ориентированными спинами в результате спин-спинового взаимодействия. Во внешнем магнитном поле происходит ориентация магнитных моментов кластеров.