Впервые разработана эмпирическая модель расчёта СПЭО в широком диапазоне значений неупругой оптической толщи и балла общей облачности.

Разработанные принципы построения мониторинговых систем успешно тестированы для применения в более широком кругу задач, чем решаемый СМОУФ.

На защиту выносятся:

Действующая система мониторинга состояния озонового слоя и полей УФ - облучённости.

Статистические модели периодической (сезонной) и апериодической изменчивости полей общего содержания озона и УФ – облучённости, алгоритмы и программы для их регулярного обновления.

Оценка роли естественной изменчивости в долговременных изменениях ОСО и явлении весенней антарктической озоновой аномалии (ВОАА).

Эмпирическая модель спектральной плотности энергетической освещённости (СПЭО).

Базы данных с интерфейсом, разработанным для создания нормальных образов геофизических процессов и оценки антропогенного вклада в их долговременную эволюцию.

Практическая значимость работы определяется существенным внедрением её результатов в оперативную практику мониторинга, созданием большого количества разнообразных баз данных, функционирующих под управлением единой СУБД, выполненной в ходе выполнения работы разработкой специализированных программных пакетов для формирования климатических норм, анализа и диагностики долговременной изменчивости геофизических процессов.

флуктуации» (Паланга, 1995), Международном научно-техническом семинаре «Системы контроля окружающей среды» (Севастополь, 2002), Всемирной конференции по изменению климата (Москва, 2003).

Личный вклад соискателя состоит в постановке решаемых в работе задач, получении приведенных в работе аналитических результатов, разработке алгоритмов и программ для тестирования этих результатов и их внедрения в практику мониторинга.

Достоверность результатов диссертационной работы обеспечивается строгостью используемых математических методов, привлечению к их тестированию практически исчерпывающего экспериментального материала на основе использования специально созданных баз данных, совпадением полученных результатов в асимптотиках с ранее известными, совпадением наблюдаемой долговременной эволюции геофизических процессов с ранее предсказанной в работе.

Работа состоит из Введения, пяти глав, Заключения и Приложения. Во Введении приведены обоснование актуальности работы, сформулированы цель и задачи работы, изложено её краткое содержание, сформулированы защищаемые положения, обоснована достоверность результатов, описан личный вклад соискателя, приведены сведения о научной новизне и практической значимости работы, а также её апробации.

В первой главе диссертации приведено обоснование постановки задачи по существу, определены основные направления для разработки методического и программно-алгоритмического обеспечения мониторинга состояния озонового слоя и полей УФ-Б облучённости проведен сравнительный анализ достоинств и недостатков возможных подходов к подходов к построению системы мониторинга и продемонстрированы возможности этих подходов. Кроме того, глава содержит обоснование перечня задач, решение которых необходимо для построения системы мониторинга и анализ трудностей возникающих на пути численного моделирования гидродинамических и химических процессов в атмосфере с детальным исследованием конкретных примеров.

Рис.1 Результаты спектрального моделирования и предсказания

Один из этих примеров иллюстрирует рис. 1, где приведен результат спектрального моделирования долговременной изменчивости отношения смеси метана для самой северной станции мировой сети - Аллерт.

Вторая глава посвящена использованию статистического подхода к решению таких задач, как:

вычисление климатических норм и пределов естественной изменчивости для геофизического процесса-объекта мониторинга;

вычисление параметров долговременной изменчивости для геофизического процесса-объекта мониторинга;

параметризация отдельных зависимостей между геофизическими процессами для получения расчётных формул, используемых в мониторинге.

В главе рассматриваются вопросы модификации методов регрессионного анализа, применительно к задачам статистического моделирования геофизических процессов, разработки и обоснования качества регрессионных моделей этих процессов, обоснование единого подхода к классическому регрессионному анализу, вейвлет – анализу и методу СВАН – диаграмм. Предложен регрессионный алгоритм построения вейвлет - образа геофизического процесса, позволяющий содержательно ограничить число членов разложения.

Рис. 2. Блок-схема регрессионного разложения для построения вейвлет – образа

Тот же алгоритм (рис.2) может успешно применяться для обычного регрессионного анализа относительно коротких рядов наблюдений, когда число регрессоров превышает число степеней свободы в анализируемом ряду.

Рис.3 СВАН – диаграмма отклонений ОСО на станции Hohenpeissenberg (е.Д.). от климатической нормы (хорошо видна изменчивость вкладов КДК и солнечной активности)

Рис. 4. Сравнительная эффективность линейного и параболического тренда в

различных широтных поясах

Рис. 5. Положение минимума параболического тренда на различных широтах

Развитые соискателем модификации методов регрессионного анализа иллюстрируются конкретными примерами построения статистических моделей широкого класса геофизических процессов, включая гидрологические.

Рис.6. Влияние низкочастотных изменений в спектре КДК экваториального ветра на ОСО

В качестве основного критерия качества регрессионной модели предложено использовать близость остатков моделирования к белому шуму, и классифицированы варианты причин отличия остатков регрессионной модели от белого шума в зависимости от порядка авторегрессии, необходимой для «выбеливания» этих остатков.

На примере зонально осреднённых рядов ОСО показаны возможности диагностики долговременных изменений в геофизических рядах и выявления физических причин этих изменений. В частности, показано, что наблюдаемые долговременные изменения в рядах ОСО не являются однонаправленными (рис.4, 5) и в сильной степени обусловлены динамическими причинами, в частности, низкочастотными изменениями в спектре квазидвухлетних колебаний экваториального ветра (рис.6). Из рисунка 5 хорошо видно, как процесс возрастания ОСО распространяется от экватора к полюсам

Третья глава посвящена использованию аналитического подхода к решению таких задач, как:

получение аналитических соотношений между геофизическими процессами в той мере, в какой это возможно, исходя из общих физических принципов, и строгих выводов из этих принципов;

оценочное тестирование гипотез, объясняющих наблюдаемую изменчивость геофизических процессов и полей.

) и лагранжианом:

-счётная концентрация озона;

- коэффициенты модели, учитывающие нелинейность показателя бугеровской экспоненты по поглощающей и рассеивающей толщам ввиду эффекта Форбса и других причин.

«Лагранжиан» (1) приводит к «уравнениям движения» (2):

2=0 (2b)

Рис. 7. Измеренный (сплошная линия) и модельный (пунктир) профили ВРО и температуры ст. Валентия (52(N, 10(W). 28 марта 1997 года.