English
Про Інститут | Наукові підрозділи | Аспірантура | Публікації | Державні закупівлі | Платні послуги
Прогноз погоди |  Агрометеорологічне моделювання |  Супутникові зображення |  Система грозопеленгації
     

НАУКОВІ ПІДРОЗДІЛИ

Тел. 525-86-30

ВІДДІЛ ФІЗИКИ АТМОСФЕРИ

Шпиг В.М.
Шпиг В.М.
Згідно із постановою Ради Міністрів СРСР та УРСР 1958 р. про розвиток досліджень щодо штучного впливу на хмари і тумани в УкрГМІ був утворений відділ фізики атмосфери, очолив відділ Г.І. Перельот. У 1967 р. його перейменували у відділ штучних впливів (завідувач – А.В. Ткаченко, згодом – Є.Є. Корнієнко) з лабораторіями фізики хмар (начальник – А.В. Ткаченко), теоретичних досліджень (начальник – М.В. Буйков), активних впливів (начальник – І.П. Половина), радіолокаційних досліджень (начальник – В.М. Мучник) і аерозолів (начальник – В.П. Баханов). Після набуття Україною незалежності недовгий час завідуючим відділом був В.С. Хусід, згодом у різні роки відділом керували В.П. Баханов та В.А. Прусов, з 2011 р. відділ очолює канд. геогр. наук Шпиг Віталій Михайлович.

ОСНОВНІ НАПРЯМКИ НАУКОВО-ДОСЛІДНИХ РОБІТ

Моделювання та аналіз фізичних характеристик, процесів та явищ природного та техногенного походження в атмосфері.

Мезомаcштабні дифузійні процеси в атмосфері та формування забруднення атмосферного повітря потужними промисловими об’єктами.

Чисельний прогноз погоди та міждисциплінарні дослідження, орієнтовані на вирішення прикладних задач у галузі гідрології, морської гідрометеорології, екології тощо (спільно із іншими науковими підрозділами УкрГМІ).

Мезо- та мікроструктура хмарних систем і пов’язаних із ними опадів.

Активні впливи на метеорологічні процеси.

Гомогенізація даних метеорологічних спостережень.

Зміни клімату та їх вплив на хмарний покрив.

СКЛАД ВІДДІЛУ

Головний актив відділу – його фахівці, поєднання досвіду старших поколінь та енергії молодих дослідників. Сьогодні в його штаті на постійній основі працює 21 співробітник, у тому числі 2 доктори фіз.-мат. наук (Прусов В.А., Волощук В.М.) та 6 кандидатів наук (канд. геогр. наук Шпиг В.М., канд. фіз.-мат. наук Баханов В.П., канд. геогр. наук Лєсков Б.Н., канд. геогр. наук Заболоцька Т.М., канд. фіз.-мат. наук Скриник О.Я., канд. геогр. наук Паламарчук Л.).

Прізвище, ім’я, по-батьковіОсобистий профіль науковця у Google Scholar
Шпиг В.М.https://scholar.google.com/citations?user=rywzK30AAAAJ&hl=ru
Волощук В.М.https://scholar.google.com.ua/citations?hl=ru&user=Wt80-WUAAAAJ
Прусов В.А.https://scholar.google.com.ua/citations?hl=uk&user=4JtDWvQAAAAJ
Баханов В.П.https://scholar.google.com.ua/citations?hl=ru&user=BobyTlkAAAAJ
Лєсков Б.Н.https://scholar.google.com.ua/citations?hl=en&user=N_JtoBAAAAAJ
Заболоцька Т.М.https://scholar.google.com.ua/citations?user=6VvZQeoAAAAJ&hl=ru
Скриник О.Я.https://scholar.google.com.ua/citations?user=8uf7DeAAAAAJ&hl=ru
Паламарчук Л.В.https://scholar.google.com.ua/citations?hl=en&user=DgTMxikAAAAJ
Будак І.В.https://scholar.google.com.ua/citations?user=mPWt3w0AAAAJ&hl=uk
Ошурок Д.О.https://scholar.google.com.ua/citations?hl=ru&user=UEU7VlAAAAAJ
Сологуб Т.А.https://scholar.google.com.ua/citations?hl=uk&user=HXb4SPIAAAAJ
Носар С.В.https://scholar.google.com.ua/citations?hl=ru&user=RL8g5_oAAAAJ
Спека О.С.https://scholar.google.com.ua/citations?hl=uk&user=IH4CrfsAAAAJ
Шпиталь Т.М.https://scholar.google.com.ua/citations?hl=uk&user=T8VR6tIAAAAJ
Капітоненко Т.А.https://scholar.google.com.ua/citations?hl=en&user=-K5vwecAAAAJ
Гуда К. В.https://scholar.google.com/citations?user=oT-gzhAAAAAJ&hl=ru
Дорман Б.А.https://scholar.google.com/citations?hl=uk&user=CglX2NgAAAAJ
Остроградська О.С.https://scholar.google.com/citations?hl=uk&user=Wco2-ecAAAAJ
Бойчук Д.О.https://scholar.google.com.ua/citations?user=6QUO9r4AAAAJ&hl=ru
Сіденко В.П.https://scholar.google.com.ua/citations?hl=en&user=wru3RYkAAAAJ
Ціла А.Ю.https://scholar.google.com.ua/citations?hl=uk&user=msRoIZYAAAAJ

ІСТОРІЯ СТАНОВЛЕННЯ ТА РОЗВИТКУ

1958-1990 рр.

Становлення та розвиток відділу фізики атмосфери УкрГМІ протягом багатьох десятиліть у ХХ ст. були тісно пов'язані із розвитком робіт з активних впливів на метеорологічні процеси, котрі проводилися із метою пошуку шляхів поліпшення водозабезпеченості сільськогосподарського виробництва в степовій частині України. Області регіону відігравали важливу роль у виробництві зернових та інших сільськогосподарських культур у бувшому Радянському Союзі та продовжують бути одними із ключових у незалежній Україні, незважаючи на те, що вони відносяться до зони із недостатнім зволоженням, що часто страждає від посух.

Необхідно було вивчити можливості збільшення атмосферних опадів шляхом впливу на хмари, розробити оперативні методи таких впливів і способи їхнього контролю. Для цього і був створений відділ фізики атмосфери, який згодом був перетворений у відділ фізики хмар і активних впливів. Одночасно для робіт у цій царині були створені проблемні лабораторії в Київському й Одеському університетах, Одеському гідрометеорологічному інституті, Інституті загальної й неорганічної хімії АН УРСР.

Основними напрямами досліджень відділу були вивчення ролі різних факторів у еволюції хмар, а також метеорологічних і фізичних умов утворення та розсіювання туманів. У дослідженнях того часу значне місце займали експериментальні роботи.

Прихотько Г.Ф. (1913-1965)
Прихотько Г.Ф.
(1913-1965)

Ініціатором робіт зі штучних впливів в Україні був перший директор Українського гідрометеорологічного інституту Г.Ф. Прихотько. Польові роботи із впливів, починаючи із 1959 р. проводилися на Експериментальному метеорологічному полігоні (ЕМП), який розташовувався у Дніпропетровській області, був найбільшим у світі і мав одне із найпередовіших на той час оснащення. Одночасно у м. Дніпро (у той час – м. Дніпропетровськ) був створений Відділ експериментальних досліджень, що мав у своєму розпорядженні авіаційну групу, оснащену літаками-лабораторіями ІЛ-14.

У травні 1959 р. були розпочаті польоти. Спочатку експериментальні роботи зі штучного регулювання опадів велися в трьох напрямках, що відповідають основним класам хмар (шаруваті внутрішньомасові, фронтальні зимові, конвективні). Як реагент використовувалася тверда вуглекислота, що скидалася із літаків, а згодом – і йодисте срібло.

Роботи перших років дали обнадійливі результати. Одним із напрямків пошуків було штучне регулювання зимових опадів шляхом засіву хмар твердою вуглекислотою («сухим льодом») із літака.

У ході проведення польових експериментів по засіву внутрішньомасових шаруватих хмар (Г.І. Перельот, І.П. Половина) було встановлено, що із цього класу хмар можна одержати додатково 5-10 % від суми природних зимових опадів, переважно у вигляді снігу. Засів фронтальних хмар зимового періоду (М.П. Леонов) може привести до збільшення кількості опадів, що випадають із них, приблизно на 20-30 %. У восьмидесяті роки цей результат уточнювався й знайшов підтвердження в експериментах із регулярного засіву фронтальних хмар над заданим районом (Б.Н. Лєсков). Були встановлені критерії придатності хмар для впливу. Протягом трьох років (1974-1976) у січні проводився засів усіх хмар, придатних для впливу, що спостерігалися над заздалегідь обраною ділянкою полігону радіусом 10 км. Місячна кількість опадів збільшилася тут на 30-50 %. Збільшення опадів спостерігалося також на прилеглій до зазначеної ділянки території площею 2-4 тис. км2.

Планувався експеримент із регулярного засіву хмар над обраною територією протягом усього зимового сезону. Впливи на хмари протягом зимового сезону можуть мати відчутний вплив на врожайність сільськогосподарських культур на території, де проводився засів.

Було розроблено схему оцінки економічної ефективності штучних опадів (М.В. Буйков). На основі статистичної моделі «погода-урожай», в яку опади входять у якості незалежної змінної, було розраховано можливе збільшення врожайності й доходу від вирощування основних сільськогосподарських культур у Софіївському районі Дніпропетровської області.

Також виконувався великий обсяг досліджень зі штучного регулювання опадів літнього періоду. На першому етапі робіт об'єктом впливів були потужні купчасті хмари (Г.Ф. Прихотько). При засіві їх твердою вуглекислотою спостерігалося значне збільшення опадів, що випадають із них (Г.Ф. Прихотько, Є.Є. Корнієнко). У цей час проводяться експерименти із впливу на купчасто-дощові хмари (Є.Є. Корнієнко). Отримані у той час результати вказують на збільшення опадів при засіві їх з літака йодистим сріблом, проте й досі залишаються не вивченими всі різновиди купчасто-дощових хмар, для того щоб можна було сформулювати остаточні висновки.

З 1973 року вчені УкрГМІ беруть участь у реалізації проекту зі збільшення опадів у басейні озера Севан, де проблема води стала особливо гострою. Завданням інституту була перевірка ефективності в цьому районі літакових методів впливу, по застосуванню яких в УкрГМІ вже на той час було накопичено значний досвід. У результаті проведених польотів, виконаних протягом 1974-1976 р., була оцінена повторюваність хмар літнього періоду, придатних для впливу із метою збільшення опадів; досліджені специфічні форми хмар зимового періоду року. У басейні озера створено експериментальний полігон для регулярних впливів із висотного літака ЯК-40 за допомогою піропатронів з йодистим сріблом, а взимку – із літака-лабораторії ІЛ-14 за допомогою твердої вуглекислоти.

Одночасно із роботами зі збільшення опадів були початі розробки літакового методу розсіювання переохолоджених хмар і туманів за допомогою твердої вуглекислоти (Г.І. Перельот, І.П. Половина). У результаті багаторічних досліджень була розроблена оперативна схема розсіювання хмар і туманів, що включає рекомендації із вибору місця введення реагенту залежно від вітру в хмарному шарі, витраті реагенту, густоті ліній засіву. Схема забезпечувала повне розсіювання хмари (туману) при температурі нижче -3°С і вертикальні потужності до 600 м і часткове розсіювання в досить широкому діапазоні значень параметрів хмари (туману). Методика застосовувалася для розкриття аеродромів від переохолоджених туманів. Навіть епізодичне її застосування в ряді аеропортів України забезпечувало щорічно прийом і випуск 50-100 літаків.

В 1960-х роках був запропонований метод запобігання туманів шляхом нанесення на поверхню води мономолекулярної плівки поверхнево активних речовин (Г.Ф. Прихотько, Л.М. Роїв, М.В. Товбин). Натурні експерименти в Кольський затоці показали можливість запобігання туману на площі у кілька квадратних кілометрів. Надалі була вдосконалена методика готування реагенту для впливу (Р.А. Баханова).

Науковим фундаментом для розробки методів активних впливів послужили результати великих експериментальних досліджень структури хмар і туманів та процесів, що відбуваються в них. За допомогою літакових, радіолокаційних, аеростатних та інших засобів досліджень, що застосовувалися на ЕМП, був накопичений великий експериментальний матеріал про фізичні властивості хмар, опадів і туманів. Унікальні матеріали про структуру полів опадів були отримані на опадомірній мережі полігону. З їхньою допомогою, зокрема, виконана оцінка точності виміру шару опадів залежно від площі й густоти мережі. Завдяки регулярним польотам, поряд з виробничими експериментами, тривало нагромадження нових експериментальних даних про динаміку і мікроструктуру хмар і опадів як при природному протіканні хмарних процесів, так і у результаті проведення впливів на хмари.

Отримано ряд нових факторів, що розширюють нашу уяву про хмари й утворення опадів. Наприклад, у дослідах встановлено, що взимку кількість штучних опадів у кілька разів перевищує одноразовий запас рідкої води в фронтальних хмарних шарах, що засівають.

Таким чином, фронтальні хмари представляються як «фабрики», в яких протягом часу їхнього існування вода багаторазово випадає у вигляді опадів і заміщується новими порціями водяної пари.

У купчасто-дощових хмарах формування опадів відбувається в області від’ємних температур. Розпочаті в інституті польові дослідження показали, що хмара «харчується» вологою в основному із підхмарного шару, при цьому вона не вся перетвориться в опади природним шляхом, а є резерв для збільшення опадів штучним шляхом.

Результати експериментальних досліджень із впливів на хмари різних форм висвітлені в монографіях «Активные воздействия на облака в холодное полугодие» (М.П. Леонов и Г.И. Перелёт, Л., Гидрометеоиздат, 1967), «Исскуственные осадки из конвективных облаков» (Г.Ф. Прихотько, Л., Гидрометеоиздат, 1968), «Влияние на внутримассовые облака слоистых форм» (И.П. Половина, Л., Гидрометеоиздат, 1971), а також в огляді «Искусственное регулирование осадков» (Е.Е. Корниенко и И.П. Половина, Обнинск, ВНИИГМИ- МЦД, 1973) і в розділі «Искусственное воздействие на облака и осадки» (у збірнику «Итоги науки и техники», т. 3, М., ВИНИТИ, 1976, М.В. Буйков), що включає в себе короткі підсумки експериментальних і теоретичних досліджень.

Одночасно з експериментальними роботами широким фронтом велися теоретичні дослідження хмарних процесів (М.В. Буйков). В інституті сформувався науковий напрямок досліджень хмар, що об’єднав динамічний і мікрофізичний підходи до хмарних процесів з використанням методів гідродинаміки й статистичної фізики. Були створені чисельні моделі фронтальних шаруватих, а також конвективних хмар. Ці моделі описують процеси формування опадів з урахуванням фазових переходів, а також перетворень, що відбуваються в хмарі при впливі на неї різними реагентами. За допомогою ЕОМ були проведені розрахунки за одно- і двовимірними моделями фронтальних хмар змішаної фазової будови; виконане моделювання засіву їх реагентами, що кристалізують. Розроблено модель формування рідкої мікроструктури купчастих хмар, що описує утворення часток опадів та динаміку хмари. Створено одномірну нестаціонарну модель купчастої хмари. Розроблено одномірну нестаціонарну модель формування шаруватих хмар і туманів (враховуючи взаємодію динамічних, радіаційних і мікрофізичних процесів). Отримані у ході проведення чисельних експериментів за різними моделями результати дали можливість сформулювати низку важливих висновків, зокрема, про те, що джерелом додаткових опадів при засіві зимових фронтальних хмар є наявний в атмосфері запас водяної пари, здатної до сублімації.

Виконано широкий комплекс лабораторних досліджень властивостей льодоутворюючих реагентів і поверхнево-активних речовин, які використовуються для впливу на хмари й тумани. На підставі цих досліджень, зокрема, запропонований новий спосіб генерування кристалів льоду у повітряному потоці, що проходить через пористий шар твердої вуглекислоти, і створення льодоутворюючих реагентів шляхом нанесення тонкого шару йодистого срібла на поверхню високодисперсних порошків інших речовин. Виконано чисельне моделювання енергетики льодоутворення на реагентах, що кристалізують.

В інституті було виконано великий обсяг досліджень із фізики грозових явищ. Розпочато шляхи пошуку методів впливу на них. Найбільш повно результати цих досліджень викладено у монографії «Физика грозы» (В.М. Мучник, Л., Гидрометеоиздат, 1975).

У 60-их роках отримали розвиток радіолокаційні методи досліджень хмар і опадів. В УкрГМІ було створено один із найпередовіших на той час зразків радіолокаційної техніки (діапазону 3 см), який отримав назву «Большой очаг» (ориг. рос.). Після цього протягом низки років у лабораторії радіолокаційних досліджень розроблялися й удосконалювався (спільно із фахівцями Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України) цифровий обчислювальний пристрій «Метеоролог» та радіолокаційний метод вимірювання кількості дощу. На той час було досягнуто рівня точності радіолокаційних вимірів середнього по площі шару рідких опадів, який перевищив точність, що забезпечує існуюча метеорологічна мережа. Пізніше було удосконалено радіолокаційні методи дослідження хмар і опадів, контролю за ефектом впливів. Розроблено метод індикації смуг посилених опадів у фронтальних хмарах, засіяних твердою вуглекислотою. Визначено швидкість опускання штучних опадів при засіві шаруватих хмар. Встановлено радіолокаційні параметри купчасто-дощових хмар, що визначають кількість опадів, що випали з них. Удосконалюється методика радіолокаційних вимірів кількості опадів з метою спільної обробки на ЕОМ радіолокаційних й плювіографічних вимірів опадів.

В УкрГМІ було створено ряд приладів та установок для впливу на хмари й тумани і проведення фізичних вимірів в атмосфері й хмарах.

Про здобутки УкрГМІ у галузі фізики атмосфери, зокрема, фізики хмар та активних впливів на гідрометеорологічні процеси, було широко відомо і за межами бувшого Радянського Союзу. Особливо їх популяризація відбувалася після перебування в інституті делегації вчених зі США (у рамках їх офіційного візиту до СРСР) на чолі з одним із найвідоміших на той час вчених-метеорологів Льюїсом Дж. Баттеном.

Біля входу в УкрГМІ (м. Київ, 1976 р.)

На фото біля входу в УкрГМІ (м. Київ, 1976 р.). Передній ряд зліва направо: М. Вільямс (США), М. Буйков (УкрГМІ), Р. Лавуа (США), Ф. Остапов (УкрГМІ) та Л. Баттен (США). Другий ряд: В. Філімонова (перекладач), В. Мясников (Інститут експериментальної метеорології, РФ), Б. Лєсков (УкрГМІ), Р. Баханова (УкрГМІ), К. Логвинов (директор УкрГМІ) та В. Синіцин (перекладач). Верхній ряд: Є. Александров (Інститут експериментальної метеорології, РФ), Н. Лайзер (США), Є. Корнієнко (УкрГМІ) та Л. Сакалі (УкрГМІ).

Перші два десятиліття незалежності України (1991-2010 рр.).

Проблема активних впливів на атмосферні процеси є порівняно новою в метеорологічній науці, і дослідження в цій області значною мірою носять пошуковий характер. Однак вже протягом нетривалого періоду досліджень даної проблеми були досягнуті відчутні результати, що представляють собою практичний інтерес.

В Україні до 1994 р. включно триває виробничий проект, який було розпочато у 1986 р. із метою збільшення кількості зимових опадів на площі 500 тис. га в Дніпропетровській області. Пізніше аналіз результатів показав, що відносне збільшення опадів на мішені, порівняно з контрольним оточенням, в технологічно краще забезпечених сезонах було в межах від 8,0 до 21,0 %. Цей результат отримано в умовах, коли реальна міра використання придатних для впливів ситуацій не перевищувала 30 % (Лєсков Б.Н.).

Наразі є підстави вважати, що в найближчі роки результати робіт з активних впливів на хмари й тумани будуть знаходити усе більше широке застосування в економіках різних країн світу.

Було проаналізовано синоптичні умови утворення небезпечно сильних опадів із фронтальних хмарних систем на території України. Побудовано стаціонарні моделі і нестаціонарні чисельні моделі літніх хмарних утворень різних масштабів в їх взаємозв’язку для синоптичних ситуацій, що призводили до небезпечних атмосферних явищ, перш за все небезпечно сильних опадів у літній період, пов’язаних із циклонами, які переміщувалися територією Західної Європи та України (Пірнач Г.М., Заболоцька Т.М.). Розроблено методику дослідження сильних та катастрофічних опадів на території України за допомогою чисельних моделей хмарних утворень різних масштабів (Пірнач Г.М.)

Проведено дослідження фронтальної хмарності над територією України на основі супутникових даних (у видимому та інфрачервоному діапазонах спектра).

Досліджено просторовий розподіл хмарності та її повторюваність на атмосферних фронтах різних типів, горизонтальний та вертикальний розподіли водності у хмарах різних форм на території України (Заболоцька Т.М.).

Розроблено алгоритм чисельного моделювання сигналу радіометра супутника (на основі мікрофізичної моделі шаруватоподібних хмар з різним фазовим складом і кристалами льоду різних форм, розрахунків оптичних характеристик розсіювання світла хмарними частками, вирішення рівняння переносу випромінювання в хмарному середовищі). Проаналізовано вплив мікроструктури на формування супутникового сигналу. Проведено попередні оцінки параметрів хмарності за даними супутника NOAA (Баханов В.П., Кривобок О.А., Дорман Б.А.).

Проведено польові радіолокаційні дослідження конвективних хмарних систем в гірській частині Криму (за допомогою радіолокаційних комплексів АКЗОПРІ та АНТИГРАД). Досліджувалися характеристики обертання конвективних хмар навколо вертикальної осі та динаміки змін об’єму хмар. Було отримано, що еволюція конвективних хмар має коливальний характер (за періодами інтенсивного розвитку слідують періоди спаду), та запропоновано нові предиктори градозагрозливості (Лєсков Б.Н., Сирота М.В.).

За допомогою радіолокаційних даних було досліджено зв’язки між характеристиками мезомасштабної структури поля опадів із фронтальних хмар і параметрами атмосфери, отримані нові дані про механізм утворення мезомасштабних зон сильних опадів. Виявлено тісний зв’язок радіолокаційної відбиваності з вертикальним зсувом вітру і відхиленням вертикального градієнту температури від адіабатичного (Сухінський О.Н., Акімов М.М., Осокіна І.А.).

Створено модель розповсюдження конвективного струменя в умовах довільної стратифікації атмосфери та поля вітру, яка об’єднана із мезометеорологічною моделлю граничного шару атмосфери в єдиний розрахунковий комплекс (Талерко М.М.).

Проведено комплексне дослідження (чисельне моделювання та аналіз даних спостережень) еволюції систем шаруватоподібних та конвективних хмар і пов’язаних із ними небезпечних явищ над рівнинними та гірськими територіями України, яке включає в себе (Пірнач Г.М., Краковська С.В., Шпиг В.М., Лєсков Б.Н.): побудову діагностичних та прогностичних моделей систем шароподібних та купчастих хмар конкретних атмосферних фронтів та пов’язаних із ними атмосферних явищ; радіолокаційні дослідження параметрів конвективних хмарних систем в гірській частині Криму.

Виконано комплексне дослідження (на основі радіолокаційних даних) фізики мезозон фронтальних хмар і розробка комплексної методики кількісного короткострокового прогнозу мезозон сильних опадів для степової частини України.

Розроблено тривимірну чисельну модель конвективного граничного шару атмосфери на основі явного розрахунку турбулентних вихорів великих масштабів (Скриник О.Я.).

Розроблено параметризації процесів підсіткового масштабу, які було включено у вітчизняну регіональну гідродинамічну модель прогнозу погоди (Прусов В.А.).

Виконано дослідження щодо оцінки змін клімату України на основі сценаріїв можливих глобальних кліматичних змін у XXI столітті. Зокрема, проаналізовано можливі зміни основних кліматичних характеристик (приземної температури повітря та кількості опадів) України в ХХІ столітті, котрі були отримані з ансамблю глобальних кліматичних моделей на основі трьох сценаріїв викидів парникових газів та аерозолів: В1, А1В та А2 (Краковська С.В., Паламарчук Л.В.).

Розпочато дослідження щодо хмарного покриву у контексті змін клімату. Оцінено повторюваність ясного й похмурого стану неба за загальною та нижньою хмарністю (Заболоцька Т.М.).

Починаючи із 2007 р., в УкрГМІ було створено групу вчених, які розпочали роботи з адаптації чисельної мезомасштабної атмосферної моделі WRF (ARW/NMM) для території України (від відділу фізики атмосфери до неї увійшов Шпиг В.М.). Вже у лютому 2008 р. було введено в експлуатацію модель WRF ARW v. 2.2.1 і створено сайт http://accuweather.org.ua/. WRF ARW v. 2.2.1 зарекомендувала себе надійним джерелом прогностичної метеорологічної інформації високої точності і використовувалася до серпня 2018 р.

Фахівці відділу виступили авторами та співавторами відомих вітчизняних монографій:

Клімат України [За редакцією В.М. Ліпінського, канд. фіз.-мат. наук В.А. Дячука, канд. геогр. наук В.М. Бабіченко] / Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут, 2003. – 344 с. детальніше >>

Силаєв А.В., Баханов В.П., Баханова Р.А. та ін. Проблема фізики хмар і активних впливів на метеорологічні процеси. – К.: Наукова Думка, 2004. – 352 с. детальніше >>

Прусов В.А., Дорошенко А.Ю. Фізичні і математичні моделі, чисельні методи аналізу і прогнозу природних та техногенних процесів в атмосфері. – Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут. Інститут програмних систем НАН України. – К.: Наукова думка, 2006. – 542 с. детальніше >>

Стихійні метеорологічні явища на території України за останнє двадцятиріччя (1986-2005 рр.). За редакцією В.М. Ліпінського, В.І. Осадчого, В.М. Бабіченко. – Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут. Державна гідрометеорологічна служба. – К.: Ніка-Центр, 2006. – 312 с. детальніше >>

Пірнач Г.М. Чисельне моделювання хмар та опадів у системах атмосферних фронтів. – Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут. – Київ: Ніка-Центр, 2008, 295 c. детальніше >>

Силаєв А.В. Популярна метеорологія. – К: Ніка-Центр, 2010. – 304 с. детальніше >>

Клімат Києва. За редакцією В.І. Осадчого, О.О. Косовця, В.М. Бабіченко – Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут, Центральна геофізична обсерваторія. – К: Ніка-Центр, 2010. – 320 с. детальніше >>

Сучасний період (2011-2018 рр.).

Протягом останніх років можна відзначити поступовий перехід від теоретичних досліджень, проведення й аналізу лабораторних і натурних експериментів до моделювання із науково-прикладним спрямуванням.

Моделі WRF стали основою для створення низки програмно-моделюючих комплексів (Будак І.В., Шпиг В.М.) короткострокового прогнозування паводків для річкових басейнів (зокрема, р. Дністер, р. Західний Буг, р. Прип’ять, р. Тиса та ін.), а також системи прогнозу морського хвилювання в басейнах Азовського та Чорного морів.

Було розроблено вітчизняну (Прусов В.А.) та розпочато адаптацію двох іноземних моделей (WRF-CHEM – Будак І.В., Шпиг В.М.; CALMET-CALPUFF – Скриник О.Я.), які описують перенесення і трансформацію забруднюючих речовин в атмосфері. Дифузійна модель CALPUFF/CALMET, яка є гауссовою puff моделлю, визнана державною агенцією CША по охороні навколишнього середовища (US EPA) однією із кращих і є рекомендованою цією агенцією в якості моделюючої системи для оцінки атмосферного перенесення та дифузії домішок на великих просторових масштабах. Загалом комплекс цих моделей може бути використаний для задач, пов’язаних з оцінкою якості атмосферного повітря як на малих, так і на значних відстанях від точкового джерела забруднення.

На основі фізико-математичного моделювання проведено дослідження особливостей формування плямистості забруднення місцевості при наявності фінітного джерела газо-аерозольних домішок. Проведено дослідження впливу часу викиду (часу дії миттєвого джерела) на формування локальних максимумів сумарного осідання домішок. Встановлено критерій формування другого локального максимуму (плямистості) сумарного забруднення підстильної поверхні. Обґрунтовано існування резонансного режиму формування плямистості при умові періодичної зміни потужності фінітного джерела (Скриник О.Я.).

Запропоновано параметризаційні співвідношення з використанням нелокальної параметризації турбулентної дифузії для оцінки забруднення місцевості атмосферними газо-аерозольними домішками (Волощук В.М.).

Виконано дослідження ресурсів хмар холодного періоду року для розрахунку можливої кількості додаткових опадів при активних впливах у трьох областях України (Одеська, Миколаївська і Херсонська). У результаті виконаних обчислень було показано, що за умови впливу на всі придатні для засівів хмарні системи в цих областях можна отримати додатково від 38 до 73 мм опадів, що складає від 27 до 41% кліматичної норми холодного періоду року (Лєсков Б.Н., Носар С.В.)

Теоретичні дослідження процесів хмаро- та опадоутворення дозволили запропонувати кількісний критерій переходу від домінуючого конденсаційного до переважно коагуляційного росту хмарних часток (Краковська С.В., Хотяїнцев В.М., Бардаков Р.В., Шпиг В.М.)

Запропоновано параметризацію хмаро- та опадоутворення, що дозволяє кількісно оцінити адвекції тепла і вологи в процесі хмароутворення (Прусов В.А.).

Було модифіковано адитивно-усереднений метод (МАУМ) для випадку змінних коефіцієнтів багатовимірних рівнянь конвективної дифузії, який призначений для чисельного розв’язання останніх. Модифікований адитивно-усереднений метод реалізовано для архітектури відеографічного прискорювача та багатопроцесорної системи із спільною пам’яттю засобами CUDA та OpenMP відповідно (Прусов В.А., Черниш Р.І., Кацалова Л.М.).

Запропоновано нову схему інтерполяції (на етапі підготовки даних для подальших розрахунків за атмосферною моделлю) із вузлів макромасштабної сітки у вузли регіональної з предісторією у трьох вузлах (Прусов В.А.).

Для постмодельної обробки даних прогнозу погоди запропоновано використання методу крігінг-інтерполяції, створено відповідний алгоритм методу. Обґрунтовано доцільність його використання при розв’язанні задач прогнозу погоди (Шпиг В.М., Кацалова Л.М.).

Здійснено аналіз проекцій змін основних кліматичних характеристик (середніх річних сезонних та місячних приземної температури повітря, кількості опадів та відносної вологості повітря) для періодів 2011-2030 рр., 2031-2050 рр. і 2081-2100 рр. по кожній із 24 адміністративних областей України та АР Крим, 5-ти виділеним регіонам та всієї території України, що були отримані за визначеними оптимальними для України ансамблями регіональних кліматичних моделей. Розраховано дати переходу через певні значення (0°С, 5°С, 10°С, 15°С) та тривалості періодів із середньою добовою температурою повітря, вищою за ці значення для всіх обласних центрів України для трьох періодів: стандартного кліматичного (1961-1990 рр.), сучасного (1981-2010 рр.) та до середини ХХІ ст. (2021-2050 рр.). Виконано оцінку трендів середньої мінімальної та середньої максимальної за сезон температури повітря в Україні, змін тривалості періодів теплого, літнього, періоду вегетації морозостійких та теплолюбивих культур (Краковська С.В.).

Розроблено комбінований алгоритм відтворення інтенсивності опадів (Баханов В.П., Кривобок О.А., Дорман Б.А.) за даними інфрачервоних радіометрів геостаціонарних супутників (MSG), а також за даними мікрохвильових датчиків полярно-орбітальних супутників (METOP).

На основі супутникової інформації та даних наземних спостережень проведено дослідження водозапасів та опадогенеруючої спроможності фронтальних хмарних систем. Для сильних опадів теплого періоду року виявлено залежність кількості опадів від величини одночасного водозапасу. Виявлено закономірність: більш інтенсивним дощам характерні більші значення коефіцієнта опадогенеруючої здатності (Заболоцька Т.М., Шпиг В.М.).

Показано існування і розпочато дослідження конвективних хмар, розвиток яких носить вибуховий характер (Лєсков Б.Н.).

Показано природу помилок прогнозів грози, створених на основі відомого і загальноприйнятого у метеорологічній спільноті індексу нестійкості LI (Lifted Index). Доведено, що розподіли цього індексу “з грозою” і “без грози” мало залежать від типу і просторової роздільності чисельної моделі прогнозу погоди (Шпиг В.М., Будак І.В.). На основі цих досліджень уточнено значення індексів нестійкості для факту наявності/відсутності грози, розроблено схему прогнозування гроз у пунктах (http://accuweather.org.ua/nwp/grfpage.php) та систему прогнозування ймовірності грози для території України (http://accuweather.org.ua/nwp/tstorm/tstorm.html).


Дизайн MEDuza Studioвгору