1. Основные научные результаты.

1.1. В 2014 году были продолжены исследования диффузного сияния (ДС) и среднеширотных красных дуг (SAR-дуг) с целью диагностики процессов магнитосферно-ионосферного взаимодействия в окрестности плазмопаузы и внутренней границы кольцевого тока во время суббурь и бурь.
По результатам комплексного анализа наблюдений формирования SAR дуги на меридиане Якутска камерой всего неба «Keo-Centry» во время события инжекции суббури 13 февраля 2013 показано, что динамика диффузного сияния и SAR-дуги в этом событии отображает перекрытие горячей плазмы с внешней плазмосферой в результате электрического дрейфа из области инжекции суббури (см. Рис. 1, 2 и 3).

1.2.  Выполнен анализ фотометрических наблюдений движения SAR- дуги к экватору в вечернем секторе LT на меридиане Якутска (130° E) в спокойных условиях на фазе восстановления слабой магнитной бури 7 февраля 2000 г.
Сопоставление наземных наблюдений  SAR- дуги с измерениями Te на спутниках DMSP F14 и  F15 показывает, что  экваториальное движение красной дуги в этом событии наиболее вероятно обусловлено движением станции наблюдения относительно границы вечерней выпуклости плазмосферы.

1.3. По измерениям вращательной температуры молекулы гидроксила ОН(6,2) на высоте ~ 87 км исследован отклик температуры высокоширотной мезопаузы на 23 солнечный цикл. В результате кросскорреляционного анализа показан, что отклик температуры мезопаузы на солнечную активность запаздывает примерно на 25 месяцев. Амплитуда отклика достигает 7 K/100 SFU. Расчеты критерия Фишера показали статистическую достоверность полученных результатов. Возможным источником задержки отклика температуры на солнечную активность предполагается влияние квазидвухлетнего колебания атмосферы.

1.4.1. Проведены сезонные мониторинговые наблюдения на станции спутникового приема Сканэкс. Построены разномасштабные пространственно-временные распределения облачного покрова, аэрозольной оптической толщины, индекса NDVI и очагов лесных пожаров.

1.4.2.    По данным многолетних наблюдений КЛ-вариаций были отобраны 23 события (Форбуш-понижения) за период 2000-2013 гг. Проведены сопоставления вариаций показателей атмосферы (% облачности, оптическая толщина облачности, давление и температура на верхней границе облачности, атмосферная оптическая толщина и др.) с вариациями потока КЛ на 16-суточном временном отрезке (7 суток до момента «Форбуш-минимума» и 9 суток после) относительно Форбуш-событий. Показано, что эффект от понижения потока КЛ в различных показателях атмосферы проявляется по-разному – как по амплитуде, так и по времени реакции. Однако, относительно небольшая статистика событий требует корректного подхода в количественной оценке эффектов влияния КЛ на атмосферные параметры.

1.4.3.    По данным (период май-сентябрь 1998-2012 гг.) спутников NOAA и Spot Vegetation проведен анализ сезонных и годовых вариаций индекса NDVI (спектральный композитный показатель подстилающей поверхности, интерпретируемый как показатель качества вегетационного покрова) 4-х участков, расположенных в тундровой и таежной климатической зонах (рис. 4).

Получено

1. На всех участках наблюдается устойчивая тенденция роста среднесезонных значений NDVI в течение 1998-2012 гг. на фоне повышения температуры воздуха (рис. 5). Прирост значений NDVI составил ~ 4-5% (уч. 1, 2, 4) и ~ 9% (уч. 3).
2. Высокие корреляции (~0,7-0,9) NDVI с температурой воздуха на участках таежной зоны наблюдаются только в начале вегетационного сезона (май, июнь). Для участка тундровой зоны, где вегетационный период значительно короче — NDVI хорошо коррелирует с температурой воздуха в течение всего сезона (рис. 6).
3. В центральной Якутии в середине сезона вегетации (июль) наблюдается небольшой спад NDVI и антикорреляция (от -0,1 до -0,5) с температурой воздуха с последующим восстановлением NDVI в августе (рис. 7). Такую особенность в сезонном поведении NDVI можно объяснить следующим: вследствие оттаивания многолетнемерзлых пород во второй половине лета содержание влаги в почве повышается, что создает благоприятные условия для роста растительности.

   

   

   

   1.5.1. Совместно с лабораторией радиоизлучений ионосферы и магнитосферы проведен предварительный анализ данных ДЗЗ на предмет влияния грозовой активности на возникновение лесных пожаров в Якутии за период (исходя из основного сезонного хода гроз) июнь-август 2009-2010 гг. За рассматриваемый период (июнь-август) на исследуемой территории в 2009 и 2010 гг. было зафиксировано порядка 5638 (25865) и 7105 (70904) «пожарных» пикселей (грозовых разрядов) соответственно. Грозовые разряды в 2009 и 2010 гг. могли стать причиной 16% и 29% очагов возгорания соответственно.
   На рис. 8 представлено распределение времени обнаружения очагов возгорания со дня грозы. Видно, что за исследуемый период в первой половине декады количество Npix в целом меньше, чем во второй. Это связано, скорее всего, с тем, что пожарам необходимо время для достижения оптимальных размеров, при которых они могут быть зарегистрированы космическими средствами.

   

   1.5.2. Проведен сравнительный анализ характеристик приземной температуры воздуха (ПТВ, oC) в Якутии по данным реанализа (ERA-Interim, NCEP/NCAR) и наземных наблюдений за период 1979-2012 гг.
   Показано, что среднегодовые и среднесезонные (зима, лето) значения ПТВ по данным метеостанций и реанализа, а также их корреляционные взаимосвязи (с уровнями достоверности) имеют достаточно хорошую пространственно-временную согласованность. По данным реанализа построены различные карты пространственно-временных изменений ПТВ в Якутии (например, рис. 9).
   Сделан вывод о том, что данные реанализа могут быть использованы (с учетом уравнений регрессии) для восстановления архива недостающей информации наземных наблюдений. Результаты могут быть при построении модели прогноза климатических изменений.

   

   1.5.3. Проведены исследования проявления солнечно-земных связей на вариации приземной температуры воздуха (ПТВ, oC) в Якутии. Использованы данные метеорологических станций ФГБУ «ВНИИГМИ-МЦД» за период 1954-2012 гг. находящихся в южной, центральной и северной части Якутии, расположенных в географическом диапазоне долгот от 125-130 град. в.д. Применены методы статистического анализа: метод наложения эпох, корреляционная и кросскорреляционная взаимосвязи, а также вычислены коэффициенты детерминации. Вспомогательным инструментом анализа послужили данные о числах Вольфа и циркуляционных процессах (САК, АК, ЭНЮК). Показано (рис. 10 и рис. 11 а, б, в, г), что существует тесная связь вариаций ПТВ с индексами чисел Вольфа (W) на протяжении четырех полных циклов солнечной активности (20-23).

Результат спектрального анализа Фурье среднегодовых значений ПТВ (рис. 12) в разных частях Якутии за период 1955-2012 гг. показал наличие двух максимальных всплесков: первый на частоте 0.39, соответствующий периоду 2.5 года и второй, но с меньшей амплитудой на частоте ~0.17, соответствующий периоду 5.8 лет. Такая картина межгодовых колебаний ПТВ связана с циркуляционными процессами (АК, ЭНЮК, влияние САК практически отсутствует), которые вносят определенный вклад (%) в сезонную и межгодовую изменчивость.

1.5.4. Проведены исследования среднесуточной изменчивости приземной температуры воздуха в Якутии во время крупных Форбуш-понижений (ФП) без учета условий отбора и максимальным понижением плотности космических лучей с амплитудами AF>16%.
Показано, что на территории Якутии (юг, центр, север) наблюдается временная изменчивость термического режима в событии ФП, которая характеризуется резким увеличением (весенний период) и максимальным приростом на шестые сутки относительно среднего невозмущенного фона наблюдаемого до ФП, к тому же, прирост увеличивается с широтой (рис. 13).

1.6. Проведено исследование проявлений волновых процессов в температурных профилях атмосферы, измеренных лидарным методом. С применением вейвлет методов были выделены основные квазимонохроматические волнообразные структуры (КВС) с вертикальными длинами волн  2-4 км, 5–7 км и 10-15 км. Амплитуды этих КВС, как и ожидалось, увеличивается с повышением высоты из-за уменьшения плотности атмосферы. Стоит отметить, что во время зимних внезапных стратосферных потеплений амплитуды   КВС резко возрастают, возможно, это связано с обращением среднего зонального ветра.

1.7. Силами сотрудников лаборатории было проведено расследование случая наблюдения 5 марта 2014 г. яркого болида в Вилюйском районе РС(Я). В марте-апреле были осуществлены: рекогносцировочная поездка с целью сбора данных наблюдений и установления предполагаемого места взрыва болида, вертолетный облет района взрыва с отбором проб снега и экспедиция на вездеходе на месте предполагаемого падения метеорита. Обработка данных видеорегистрации позволила установить эпицентр взрыва с точностью 4 км по ширине и 9 км по длине. Эпицентр расположен в 85-90 км северо-восточнее г. Вилюйска. Взрыв метеорита произошел в диапазоне высот 16-24 км. Предполагается, что первоначальный размер тела составлял около 1 метра, а мощность по оценке длительности вспышки составило примерно 0,5-1 килотонны в тротиловом эквиваленте.
Установлено, что тело вошло в атмосферу с северо-запада (азимут 120-130) с наклоном 40-50 градусов и скоростью около 32 км/с.
Будет проведено дальнейшее уточнение характеристик данного явления.

2. Законченные научно-исследовательские разработки

нет

3. Результаты работ по федеральным и государственным комплексным научно-техническим программам
1. В ходе выполнения работ по партнерскому проекту СО РАН №106 получены следующие результаты:
1. Исследованы профили вертикальной температуры средней атмосферы на высотах от 25 до 60 км, полученных на рэлеевском лидаре около Якутска во время сильного внезапного стратосферного потепления (ВСП) в январе 2010 г. Результаты расчетов выделили существование квазимонохроматических волнообразных структур (КВС) с вертикальными длинами волн  2-4 км, 5–7 км и 10-15 км. Амплитуды этих КВС, как и ожидалось, увеличивается с повышением высоты из-за уменьшения плотности атмосферы, также во время внезапных стратосферных потеплений они резко возрастают, возможно, это связано с обращением направления среднего зонального ветра.
2. По измерениям вращательной температуры молекулы гидроксила ОН(6,2) на высоте ~ 87 км на станции Маймага (63.04°N, 129.51°E) исследован отклик температуры высокоширотной мезопаузы на 23 солнечный цикл. В результате кросс корреляционного анализа показано, что отклик температуры мезопаузы на солнечную активность запаздывает примерно на 25 месяцев. Амплитуда отклика достигает 7 K/100 SFU. Расчеты критерия Фишера показали статистическую достоверность полученных результатов. Возможным источником задержки отклика температуры на солнечную активность предполагается влияние квазидвухлетнего колебания атмосферы.
2.  Продолжено проведение наблюдений за содержанием атмосферного аэрозоля на солнечных фотометрах «Аэронет» и SP-9 с целью исследования загрязненности городской атмосферы антропогенными аэрозолями (Интеграционный проект СО РАН №25).

4. Результаты работ по региональным программам и хоздоговорам с российскими заказчиками
Выполнена хоздоговорная работа по заданию ГКУ РС (Я) «Служба спасения РС (Я)». Проведен оперативный мониторинг паводковой обстановки на крупных реках (Лена, Алдан, Амга, Вилюй, Яна, Колыма, Индигирка) и лесных пожаров на территории Якутии по данным радиометров AVHRR/NOAA, MODIS/(Terra, Aqua).

5. Перечень поддержанных проектов РФФИ и Минобрнауки, интеграционных проектов СО РАН, гос.стипендий и др.
5.1. Николашкин С.В. рук. 12-05-98547-р_восток_а «Пространственно-временные характеристики атмосферного аэрозоля над Якутией» (290000 руб.) – исп. Титов С.В., Решетников А.А.
5.2. Иевенко И.Б. рук. 12-05-98523 «р_восток_а» «Динамика магнитосферной конвекции на субавроральных широтах по наблюдениям диффузного сияния, SAR-дуг и ионосферного дрейфа». (280000 руб.), исп. Алексеев В.Н., Парников С.Г., Алексеев Н.В.
5.3. Николашкин С.В. исп. 13-05-01036-а «Механизмы и закономерности формирования и переноса фоновой и возмущенной компонент аэрозоля  в средней атмосфере северного полушария». (20000 руб.)
5.4. Николашкин С.В. отв. исп. Интеграционный проект СО РАН  №25 (Атмосферный аэрозоль азиатской части России и обменные процессы в системе атмосфера-водная поверхность-биота) – 60000 руб.
5.5. Николашкин С.В. исп. Интеграционный проект СО РАН  № 106 (Разработка и создание перспективных методов мониторинга окружающего космического пространства и прогнозирование экстремальных событий). – 150000 руб.

6. Международные научные связи

а) участие в международных программах и проектах (размер полученного финансирования)
1. NDMC (Network for the Detection of Mesopause Change) (http://wdc.dlr.de/ndmc/pags/ndmc-1-home.html) – Аммосов П.П.
2. AERONET (AErosol RObotic NET) (http://aeronet.gsfc.nasa.gov) – Николашкин С.В.

7. Участие сотрудников в деятельности международных н/т организаций на постоянной основе.

8. Членство в редколлегиях зарубежных и отечественных научных журналов.

9. Участие в научных конференциях и совещаниях

1. 40-я научная ассамблея COSPAR, Москва (МГУ), 2-10 августа 2014 (представлял доклады И.Б. Иевенко).
1. Ievenko I.B., Parnikov S.G., Alexeyev V.N. Ground and satellite observations of the low-latitude onsets of auroral substorm during a major magnetic storm (стендовый секционный доклад).
2. Ievenko I.B., Parnikov S.G., Alexeyev V.N. Manifestation of the electromagnetic ion-cyclotron waves in a pulsating aurora at the SAR arc latitudes (стендовый секционный доклад).
3. Ievenko I.B., Parnikov S.G., Alexeyev V.N. Ground and satellite observations of the SAR arc in the dusk-bulge region of the plasmasphere (стендовый секционный доклад).
2. 10-я международная конференция «Проблемы Геокосмоса», Санкт-Петербург (СПбГУ), 6-10 октября 2014 (представлял доклад И.Б. Иевенко).
1. Ievenko I.B., Parnikov S.G., Alexeyev V.N. Plasmasphere dusk-bulge mapping by the SAR arc according to simultaneous the ground and satellite observations (стендовый секционный доклад).
3. XX Международный симпозиум «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы». 23-27 июня 2014 г., г. Новосибирск, Россия
1. Устный доклад: Николашкин С.В., Титов С.В. Вейвлет анализ волновых процессов в средней атмосфере над Якутском во время сильного внезапного стратосферного потепления в январе 2010 г. Докладчик: Титов С.В.
2. Стендовый доклад: Васильев М.С., Николашкин С.В. «Вариации приземной температуры воздуха в Якутии в зависимости от солнечной активности и квазидвухлетних колебаний». Докладчик: Николашкин С.В.
3. Устный доклад: О.А. Томшин, В.С. Соловьев. Исследование вариаций аэрозольного индекса, вызванных лесными пожарами в азиатской части России (2012, 2013 гг.). (Докладчик Томшин О.А.).
4. IV-я Международная Конференция «Роль мерзлотных экосистем в изменяющемся климате». 5-8 августа 2014 года г. Якутск, Россия
1. Устный доклад: В.С. Соловьев. Мониторинг лесных пожаров в бореальной зоне по данным спутниковых наблюдений. (Докладчик Соловьев В.С).
2. Устный доклад: Е.В. Варламова, В.С. Соловьев. Исследование изменений индекса вегетации NDVI в зоне вечной мерзлоты по данным спутниковых наблюдений. (Докладчик Варламова Е.В).
3. Устный доклад: Томшин О.А., Соловьев В.С. Возмущения пространственно-временного распределения атмосферных аэрозолей, вызванных лесными пожарами в Сибири. (Докладчик Томшин О.А.).
4. Устный доклад: Стародубцев В.С., Соловьев В.С. Особенности вариаций метана на арктическом побережье (м. Лаптевых). (Докладчик Стародубцев В.С.).
5. Стендовый доклад: Васильев М.С., Колтовской И.И., Николашкин С.В., Решетников А.А., Титов С.В. «Исследование влияния солнечно-земных связей на приземную температуру воздуха в Якутии по данным метеорологических станций». (Докладчик: Колтовской И.И.).

5. «6-я Международная конференция сети по обнаружению изменений мезопаузы (NDMC-2014)» (6th Network for the Detection of Mesopause Change meeting). 19.05.2014-23.05.2014,  Grainau, Sourthern Germany.
1. Устный доклад: “New infrared spectrograph with InGaAs detector for measurements of the rotational temperature of molecule hydroxyl”. Petr Ammosov; Galina Gavrilyeva; Anastasia Ammosova; Igor Koltovskoi. (Докладчик: Колтовской И.И.)
2. Устный доклад: «Change of the winter mesopause temperature over Yakutia in 2000-2013.» A.M. Ammosova, G.A. Gavrilyeva, P.P. Ammosov, I.I. Koltovskoi. (Докладчик: Аммосова А.М.).
6. 12th Sino-Russia Workshop of Space Weather. 2014-08-25-2014-08-29. Zhengxiangbaiqi, Inner Mongolia of China
1. Устный доклад: «Response of the high latitude mesopause temperature to the solar activity». Ammosov P.P.; G.A. Gavrilyeva; A.M. Ammosova; I.I. Koltovskoi (Докладчик: Колтовской И.И.).
2. Устный доклад: “Complex optical measurements of the winter atmospheric temperature vertical profile in Yakutsk” Nikolashkin S.V., Ammosov P.P., Koltovskoy I.I., Titov S.V. (Докладчик: Николашкин С.В.)
7. Всероссийская научно-практическая конференция «Проблемы сохранения и устойчивого использования лесов мерзлотного региона». 16-17 октября 2014 года г. Якутск, Россия
1. Устный доклад: В.С. Соловьев. Влияние лесных пожаров на сезонный ход атмосферных аэрозолей в Якутии. (Докладчик Соловьев В.С).
2. Устный доклад: Е.В. Варламова, В.С. Соловьев. Вариации индекса растительности мерзлотного региона в условиях изменяющегося климата. (Докладчик Варламова Е.В).
8. V Всероссийская научно-практическая конференция «Информационные технологии в науке, образовании и экономике» (с международным участием), 29-30 октября 2014 года, г. Якутск, Россия.
1. Устный доклад: Васильев М.С., Николашкин С.В. «Сравнительный анализ приземной температуры воздуха в Якутии по данным реанализа и наземных наблюдений». (Докладчик: Васильев М.С.).
2. Заочное участие: Колтовской И.И., Аммосов П.П., Гаврильева Г.А., Аммосова А.М.
«Программное обеспечение для автоматизации инфракрасного спектрографа»
9. XXI Рабочая группа «Аэрозоли Сибири», 24-29 ноября 2014 г., г. Томск, Россия.
Стендовый доклад: М.С. Васильев, С.В. Николашкин, А.А. Решетников, С.В. Титов. Взаимосвязь вариаций температуры воздуха и содержания аэрозоля в Центральной Якутии в летнее время. (Докладчик Николашкин С.В.)
10. VI конференция научной молодежи ИКФИА СО РАН им. Ю.Г. Шафера «Актуальные вопросы космофизики», 20 февраля 2014 года, г. Якутск, Россия.
Устный доклад: Васильев М.С. «Вероятностная технология обнаружения природных очагов возгорания лесного массива в Якутии по данным дистанционных наблюдений».
Докладчик: Васильев М.С. (1-е место среди научной молодежи Института).