ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИНСТИТУТА

1. Из анализа наблюдаемых сезонных колебаний приземной температуры в Сибири следует, амплитуда таких колебаний А за весь период наблюдений (1882 - 2006 гг.) зависит с высоким коэффициентом детерминации (более 0,9) от среднесезонной температуры зимой Т по единой формуле А=17,3 - 0,94Т для Западной (Тобольск) и Восточной (Иркутск) Сибири (проект 7.10.1.1).

Пример исходных анализируемых данных по сезонным колебаниям приземной температуры для Иркутска. Вверху - средние летние, внизу - средние зимние, жирные кривые - среднесезонные температуры при скользящем осреднении.

Приведенный рисунок для Иркутска (данные для Тобольска аналогичны) иллюстрирует определяющее влияние среднезимних колебаний приземной температуры на амплитуду сезонных колебаний за весь анализируемый период наблюдений (124 года).

Полученная эмпирическая закономерность сохраняется и в последнее десятилетие, хотя динамика потепления изменилась: для Восточной Сибири (Иркутск) потепление за счет зимних месяцев замедлилось, но возросло за счет летних месяцев, а для Западной Сибири (Тобольск) потепление продолжается только за счет зимних месяцев.

Устойчивость полученной закономерности за весь анализируемый период наблюдений можно объяснить достаточной стабильностью условий переноса для уходящего теплового излучения от земной поверхности, определяющего отрицательный радиационный баланс в зимний сезон, и не согласуется с гипотезой определяющей роли парниковых газов в наблюдаемом потеплении.

2. Результаты статистического анализа инструментальных данных для среднемесячных приземных температур показывают, что на территории Западной Сибири за период 1976-2006 гг. темпы потепления имели четко выраженную мезомасштабную неоднородность. Для февраля, отличающегося в сравнении с другими месяцами, более однородными по территории и более высокими темпами потепления, установлена статистически значимая корреляция приземных температур с интенсивностью и временем пребывания циклонов на рассматриваемой территории (проект 7.10.1.1).

На поясняющем рисунке для региона Западной Сибири (желтый прямоугольник) показаны поля трендов температуры (С/10 лет) за период 1976-2006 гг. для декабря, января и февраля. Красным цветом выделены положительные тренды, синим -отрицательные. В отдельные месяцы зимнего периода характер изменения температуры оказывается существенно различным на рассматриваемой территории. Для выявления возможного влияния на изменения температуры вихревой активности (циклоны, антициклоны) для выделенной территории были рассчитаны из синоптических карт изменения в количестве циклонов, их интенсивности (давлении в центрах) и времени пребывания на рассматриваемой территории. Для февраля, как имеющего однородный по территории характер изменения температуры были установлены статистически значимые корреляции: положительная корреляция (+0,47) температуры с временем пребывания циклонов на территории и отрицательная (-0.62) корреляция температуры со средним давлением в центре циклона. Указанные корреляции свидетельствуют в пользу важности такого природного фактора роста температуры, как возможное, при учете выявленных корреляций, увеличение облачности и соответствующее уменьшение радиационного выхолаживания.

3. Разработана методика картографического отображения рисков природопользования с учетом территориального ранжирования (в баллах) климатической, гидрологической и эколого-экономической напряженности (проект 7.10.1.3).

4. Исследование кедрово-темнохвойных лесов на территории Кеть-Чулымского междуречья выявили проявляющиеся через разнообразие структуры возрастных ярусов древостоя различия в динамике насаждений, характерные для каждого типа лесорастительных условий (проект 6.3.1.16).

Структура насаждений различных типов лесорастительных условий. А- суглинистая древняя равнина, Б - борта ложбины стока, сложенные супесями, подстилаемыми слоистыми суглинками; В - ложбины стока, сложенные супесями, подстилаемые песками. По горизонтали - породный состав, по вертикали доля участия в насаждении.

На поверхностях, сложенных суглинистыми отложениями, отмечена тенденция смены в возрасте более 100 лет осиново-березового древостоя кедром, а при распаде кедрового древостоя в возрасте более 300 лет - пихтой. Благоприятные условия формирования первой генерации кедра образуются под пологом лиственного древостоя, второй - в окнах на стадии распада пихтового древостоя. В климаксовом состоянии формируется разновозрастный кедрово-елово-пихтовый мелкотравно-зеленомошный тип леса с близкой по составу структурой насаждения по всем возрастным состояниям.

На дренированных поверхностях, сложенных супесями, подстилаемыми слоистыми суглинками, формируются кедровые с участием сосны и ели преимущественно одновозрастные ягодно-мшистые насаждения. Возобновление кедра отзывчиво на изменение климатических условий и идет через осиновые, реже березовые и сосновые насаждения.

Поверхности, сложенные перекрывающими пески супесями, рассматриваются как устойчиво-кедровые. В восстановительных циклах здесь сформированы насаждения с преобладанием кедра в первом ярусе. Однако возобновление кедра ослаблено. Поэтому уже в следующем возрастном состоянии преобладают ель или пихта. Слабая отзывчивость древостоев на современное потепление связано с тем, что флуктуации климатических условий относительно общего тренда были короткопериодическими, несравнимыми по продолжительности с жизненными циклами кедровых древостоев.

5. Разработана полная система топологической классификации лоций фазового синхронизма для нелинейных оптических кристаллов. Система классификации обобщена для всех разновидностей коллинеарных трехчастотных процессов параметрического преобразования частоты лазерного излучения I, II и III типа в положительных и отрицательных двухосных нелинейных кристаллах (проект 7.13.1.2).

Система классификации основана на 4-х предложенных топологических символах: Fi (для I типа взаимодействий), Si (II), Ti (III) и порядковом номере класса лоций Sqi:D, i= 1,2,3, с параметром вырождения D, определяемых путем алиментарного расчета по знакам фазорассогласования. Все лоции (рис.2) отнесены к 5 разновидностям по виду проекций на пл. XZ: 0, 1+, 1-, 2 и 2u. Определен новый тип (рис. 3) лоций фазового синхронизма.

Результат классификации представлен в виде обобщенной диаграммы (рис. 1), отражающей логическую связь переходов от лоции к лоции, идентифицированных значениями символов (Вид А).

Условия фазового синхронизма, необходимые для высокоэффективного преобразования частоты в нелинейных кристаллах, формулируются из закона сохранения энергии w1+w2=w3 и импульса w1n1(w1,O,ф)+w2n2(w2,O,ф)=w3n3(w3,O,ф). Условия фазового синхронизма выполняются в круговых или деформированных конусах направлений, которые принято представлять графически в виде проекций траекторий пересечения конусов с единичной сферой или виде т.н. лоций фазового синхронизма. В силу симметрии лоций фазового синхронизма представление их проекций ограничивают одним квадрантом.

Обобщенная диаграмма позволяет провести полный анализ возможностей реализации и определить лучший тип преобразования частоты с использованием конкретного кристалла, корректно определить условия максимизации его выходных параметров, сравнить потенциал различных кристаллов.

6. Завершена разработка мобильного варианта автоматического ультразвукового метеокомплекса АМК-03Б, устанавливаемого на транспортные средства и предназначенного для измерения основных метеорологических величин: скорости и направления ветра, температуры и влажности воздуха, атмосферного давления. Комплекс обеспечивает измерение мгновенных значений скорости ветра и температуры воздуха с частотой до 80 Гц при чувствительности 0,05 м/с и 0,05 °С, соответственно, и оснащен автоматической системой контроля измеряемых параметров и градуировки блока термоанемометра. Минимальное время процесса самотестирования, развертывания, измерений и свертывания не более 3 минут (проект 7.13.1.2).