ИСТИНА

Фундаментальной научной задачей является расширение имеющихся сведений о климате, его современных изменениях и закономерностях распределения в пространстве полей основных метеорологических величин, прежде всего – температуры воздуха и показателей ветра. Уточнение данных о климате в региональном масштабе необходимо для более полного понимания глобальных климатических изменений. Проблемами являются возможные смещения оценок температуры воздуха и скорости ветра по данным наземной метеорологической сети вследствие влияния городских «островов тепла» (присущих даже малым населённым пунктам вблизи станций, призванных отражать условия климата фоновой местности), а также влияния городской застройки, искажающей данные о скорости ветра. С этой задачей напрямую связано изучение таких явлений как городские «острова тепла» в поле температуры воздуха и поверхности. Насущность данной задачи связана с наблюдаемым усилением во многих регионах земли городских «островов тепла» вследствие роста населения городов и его плотности, уплотнения городской застройки и увеличения антропогенных тепловых выбросов в городах. С другой стороны, происходящее быстрое потепление климата – как в глобальном, так и в региональном масштабах – приводит к повышению фоновых значений температуры воздуха. Это обостряет проблему теплового стресса населения крупных городов вследствие дополнительного повышения максимальных температур при аномально жаркой погоде.Москва представляет собой почти идеальный объект изучения явления городских «островов тепла» в силу своей простой геометрической формы (близкой к эллипсу в традиционных границах столицы по линии МКАД), ровному рельефу и отсутствию крупных водоёмов. Привлечение многолетних спутниковых данных позволит получить более надёжные оценки происходящих в Московском регионе изменений термического режима в аспекте температуры поверхности, а также связать эти изменения с ландшафтно-экологическими характеристиками (вегетационным индексом и др.) и их динамикой. К задачам проекта относится также оценка возможных изменений в повторяемости некоторых опасных погодных явлений (гроз, сильной жары и пр.) по данным наземной сети. Применительно к задачам химии атмосферы результаты проекта могут восполнить существующий пробел в данных об изменениях состава воздуха в крупных городах средних широт за последние 50-60 лет (наиболее длинные ряды данных - концентрации двуокиси серы SO2 и сажевых частиц). Насущность проекта связана с важностью получения уточнённых оценок климатических и экологических характеристик. Они необходимы для предотвращения повышенного теплового стресса, а также опасных уровней накопления вредных атмосферных примесей в условиях крупного города.

The fundamental scientific task is to expand the available information about the climate, its current changes and patterns of distribution in space of the fields of the main meteorological parameters, primarily air temperature and wind indicators. Refinement of climate data on a regional scale is necessary for a better understanding of global climate changes. The problems are possible biases in estimates of air temperature and wind speed according to ground-based meteorological network data due to the influence of urban “heat islands” (inherent even in small settlements near stations, designed to reflect the climate conditions of the background area), as well as the influence of urban development that distorts data on wind speed. This task is directly related to the study of such phenomena as urban "heat islands" in the field of the air and surface temperature. The urgency of this task is related to the observed increase in urban “heat islands” in many regions of the Earth due to the growth of the urban population and its density, the compaction of urban development and the increase in anthropogenic thermal emissions in cities. On the other hand, the current rapid climate warming, both globally and regionally, leads to an increase in background air temperatures. This exacerbates the problem of heat stress for the population of large cities due to an additional increase in maximum temperatures during abnormally hot weather. Moscow is an almost ideal object for studying the phenomenon of urban “heat islands” due to its simple geometric shape (close to an ellipse within the traditional boundaries of the Russian capital along the MKAD road), flat terrain and the absence of large water areas. The use of long-term satellite data will make it possible to obtain more reliable estimates of changes in the thermal regime occurring in the Moscow region in terms of surface temperature, as well as to relate these changes to landscape and ecological characteristics (vegetation index NDVI, etc.) and their dynamics. The tasks of the project also include the assessment of possible changes in the frequency of some dangerous weather events (thunderstorms, extreme heat, etc.) according to the ground network data. As applied to the problems of atmospheric chemistry, the results of the project can fill the existing gap in data on changes in air composition in large cities of middle latitudes over the past 50-60 years (the longest data series are the concentrations of sulfur dioxide SO2 and soot particles). The urgency of the project is related to the importance of obtaining updated and more accurate estimates of climatic and environmental characteristics. They are necessary to prevent increased thermal stress, as well as dangerous levels of accumulation of atmospheric pollutants in a large city.

Завершение ранее начатого анализа вековых изменений температуры воздуха в Москве с методическими выводами о суммарной погрешности ранних измерений, оценками уточнённых функций распределения температуры для разных сезонов, пространственной изменчивости на основе использования корреляционного анализа, годового хода коэффициентов линейной регрессии линейных трендов и пр. Ряды многолетних данных о стратификации нижней тропосферы Москвы и Московского региона с оценками повторяемостей разных её типов. Ряды данных и оценки многолетних (начиная с 1980-х гг.) изменений скорости ветра в Москве и Московском регионе по данным метеорологической сети, высотных измерительных комплексов, акустического зондирования и радиозондирования. Оценки многолетних изменений (начиная с 2000 года) характеристик «острова тепла» в приземном слое воздуха по данным наземной метеорологической сети и «поверхностного острова тепла» в Москве по данным спутников. Ряды данных спутников о вегетационном индексе и индексе листовой поверхности в Московском регионе и их предварительный анализ.

Коллективом проекта накоплен значительный задел в исследованиях атмосферы и климата Москвы. Руководителем проекта опубликовано 130 научных статей. Ранее коллективом были опубликованы обобщающие результаты многолетних содарных данных о стратификации атмосферы и ветровом режиме в нижнем 800- и 500-метровом слое воздуха над Москвой, исследовано влияние метеорологических величин на состав воздуха. Изучена интенсивность городского «острова тепла» и «острова сухости» в разные периоды времени, включая их вековые изменения. Предложен и осуществлён новый подход к расчёту интенсивности «острова тепла», осреднённой по площади города. Руководителем впервые описано явление городского «острова сухости» на примере Москвы и получены оценки его интенсивности. Коллективом проекта впервые для условий Москвы исследованы явления «подземного острова тепла» в толще почвы и грунта, «поверхностного острова тепла» по данным спутниковых измерений, впервые получена оценка высотной протяжённости «острова тепла» в атмосфере. Руководителем вот уже 32 года успешно осуществляется акустическое зондирование атмосферы с помощью двух содаров, работающих в Метеорологической обсерватории МГУ. Накоплены многолетние данные как о стратификации, так и о ветровом режиме атмосферы. Участниками проекта опубликован большой цикл работ о климате Москвы и его отдельных элементах (снежном покрове, осадках, сезонном промерзании грунта и пр.). Представленный проект, таким образом, служит естественным продолжением и развитием ранее начатых исследований. Результаты работ коллектива успешно докладывались на многих отечественных и международных конференциях, симпозиумах, конгрессах и съездах. Коллективом используются различные статистические методы, включая множественный корреляционный анализ, широкий набор методов синоптического анализа, элементы моделирования, спектрального анализа и пр. Некоторые из методов разработаны самими участниками проекта и являются оригинальными.

Общие выводы о современных изменениях климата, стратификации, ветрового режима, ландшафтно-экологических показателей и состава воздуха крупного города средних широт (на примере Москвы) и окружающей его местности.