1.1. По результатам исследования с 2002 по 2014 г. было найдено 997 случаев, совпадающих по времени и пространству измерений вращательной температуры ОН(6-2) и кинетической температуры, полученных радиометром SABER, установленным на спутнике TIMED в области мезопаузы. Температуры, полученные радиометром SABER, оказались выше, чем полученные инфракрасным цифровым спектрографом на станции Маймага. Обнаружена обратная зависимость разницы измеренных температур мезопаузы наземным прибором и со спутника от солнечной активности (Рисунок 1).

1.2.  Выполнены работы по программе спутниковых наблюдений: оперативный мониторинг паводковой и ледовой обстановки на крупных реках Восточной Сибири и трассе Севморпути, оперативный лесопожарный мониторинг и мониторинг облачного покрова. Построены разномасштабные пространственно-временные распределения облачного покрова, аэрозольной оптической толщины, индекса NDVI и очагов лесных пожаров. Обновлены цифровые архивы данных ДЗЗ.

1.2.1. Проведены исследования пространственно-временных вариаций композитного спектрального альбедо подстилающей поверхности (вегетационного индекса NDVI) и фенологических параметров Восточной Сибири по данным многолетних наблюдений со спутников NOAA (данные проекта GIMMS 3g, май-сентябрь 1982-2014 гг.) и оригинальным данным ст. Сканэкс. Расчет фенологических параметров проведен по методике, согласно которой даты начала (SOS) и окончания (EOS) вегетационного сезона определяются временем устойчивого перехода среднесуточной температуры воздуха через + 5⁰С, соответственно, весной и осенью.

По данным спутников NOAA (1982-2014 гг.) показано, что на территории Восточной Сибири и Дальнего востока преобладали рост вегетационного индекса NDVI (Рисунок 2а) и увеличение длительности сезона вегетации LOS (Рисунок 2б), фенологические параметры которого рассчитывались по критерию устойчивого перехода среднесуточной температуры воздуха через +50С. Общий рост тренда NDVI составил ~4%, длительность сезона вегетации – около 13 дней.

Наибольшая положительная динамика вегетации наблюдалась на севере Якутии: на тестовом участке (Рисунок 2а) прирост NDVI и LOS составили ~14% и ~24 дня, соответственно. Увеличение LOS, в основном, обусловлено более ранним началом сезона вегетации и, в меньшей степени, более поздним его окончанием. Корреляции вариаций NDVI тестового участка с температурой воздуха и осадками составили r=0,8 и r=0,2, соответственно. Сделан вывод, что влияние температурного фактора на динамику вегетации северных регионов имеет доминирующий характер, влияние атмосферных осадков несущественно.

1.2.3. По данным многолетних спутниковых наблюдений построена карта пространственного распределения плотности очагов лесных пожаров в Северной Евразии (Рисунок 3). Из карты видно, что на южных широтах наблюдается «пояс» пожаров, протянувшийся от западных областей России до Дальнего Востока. Эти пожары, приходящиеся, главным образом, на нелесные земли и земли сельскохозяйственного назначения, в основном, обусловлены сельскохозяйственной деятельностью и отличаются от лесных пожаров сезонным ходом – максимум их активности приходится на раннюю весну и позднюю осень. Группа «пятен» (hotspot) с высокой плотностью N_hs на Западносибирской равнине и заметное «пятно» в западной части Казахстана – газовые факелы в районах нефтегазового промысла; локальное «пятно» на Камчатке – результат вулканической активности. Остальные области высоких значений (Забайкалье, Якутия, Чукотка) приходятся на территорию лесного фонда и, соответственно, являются очагами лесных пожаров. Пожары в тундровой зоне редки и обычно не достигают больших размеров.

Пожары на территории Якутии чаще наблюдаются в центральной части, формируя область с повышенной горимостью лесов в междуречье Вилюй-Лена-Алдан (Рисунок 3а). Это подтверждается картой распределения гарей (Рисунок 3б), построенной по данным AVHRR/NOAA за более длительный период 1985-2015 гг., где повышенная горимость также наблюдается в центральной Якутии. Предположительно, эта область с высокой горимостью обусловлена сочетанием региональных метеорологических условий, особенностей рельефа и характером распределения плотности населения.

1.2.4. Проведены исследования влияния лесных пожаров на сезонный ход атмосферных аэрозолей в Восточной Сибири (Якутия). Для оценки возмущающего воздействия лесных пожаров на сезонный ход атмосферных аэрозолей рассматриваемый период 2001-2016 гг. был разделён на три группы пожароопасных сезонов: сезоны с наименьшим уровнем пожарной активности, выступающие в качестве наиболее близких к «фоновым» (2004, 2006, 2007, 2015, 2016 гг.); сезоны с наиболее высоким уровнем ЛП активности (2001, 2002, 2012-2014 гг.); сезоны с промежуточным уровнем ЛП активности. Далее по тексту используются сокращения НПА, ВПА и СПА, соответственно. Сезонные вариации лесопожарной активности приведены на Рисунок 4а: сплошными, штриховыми и пунктирными линиями представлены графики Nhs в ВПА, СПА и НПА сезоны, соответственно. Количество пожаров в мае и июне в годы ВПА и СПА невысоко, в НПА-сезоны их практически нет. Максимум активности лесных пожаров приходится на июль, для ВПА-сезонов он составляет 12000, для СПА – 4000 и 400 «хотспотов» для наименее пожароопасных (НПА). В августе для СПА и НПА сезонов наблюдается резкий спад активности пожаров в среднем на 70% по сравнению с июлем, в то время как для ВПА-сезонов спад составил 25%.. В сентябре лесопожарная активность в Якутии, в целом, прекращается; в отдельные годы возможно присутствие незначительного количества очагов пожаров, которые быстро заканчиваются под осенними дождями.

Вариации АОТ в период май-сентябрь представлены на Рисунок 4б. Сезонный ход АОТ в СПА и НПА годы отличаются незначительно: значения АОТ снижаются с мая по июнь, затем наблюдается небольшой рост с максимумом в июле (~0,2-0,25), возможно обусловленный активным развитием вегетации, далее следует плавное снижение АОТ до минимума в сентябре (~0,1). Иная картина наблюдается в ВПА-сезоны: рост значений в июле более значителен и достигает ~0,3, после чего следует максимум в августе (~0,35) и резкий спад до минимума в сентябре (~0,1). Очевидно, что такой сезонный ход АОТ обусловлен динамикой лесных пожаров.

Аэрозольный индекс, рассчитываемый по измерениям на длинах волн 331 нм и 360 нм, наиболее чувствителен к присутствию в атмосфере поглощающих УФ излучение аэрозолей (сажевым и пылевым частицам) и не критичен к альбедо подстилающей поверхности. Вследствие этого реакция на ЛП-активность в вариациях АИ (Рисунок 4в) в ВПА сезоны выше, по сравнению с АОТ, и лучше согласуется с вариациями пожаров – резкий рост значений с максимумом в июле, после чего следует небольшой спад в августе.

На Рисунок 4д представлены вариации общего содержания угарного газа. В годы СПА и НПА характер сезонного хода СО имеет одинаковый вид – максимальные значений наблюдаются в мае, после чего следует постепенный спад, длящийся до сентября. Вариации CO в ВПА-сезоны показывают значительные отличия – после спада в мае-июне наблюдается рост значений в июле, в августе наступает максимум (2,2×1018 мол/см2) и спад в сентябре. Очевидно, рост общего содержания CO в этот период вызван лесными пожарами, в результате которых в атмосферу выбрасывается большое количество угарного газа.

Сезонные вариации метана, в целом, имеют одинаковый вид для всех сезонов (Рисунок 4г): графики СН4 плавно растут в течение трех месяцев с мая по август, в сентябре темпы роста спадают. Заметно отличается поведение СН₄ в годы с ВПА – наблюдаются более высокие абсолютные значения, а также имеется небольшой локальный максимум в августе, который возможно обусловлен поступлением метана в атмосферу вследствие ЛП.

1.2.5. По многолетним спутниковым данным проанализированы вариации отклонений значений температуры и влажности от средних многолетних значений и интенсивности осадков (Рисунок 5). В годы с ВПА и СПА наблюдались повышенные значения температуры воздуха в период май-июль относительно среднемноголетних (Рисунок 5а), что способствовало просушке лесного горючего материала и, как следствие, повышало риск возникновения и интенсивного развития ЛП. Этому также способствовали низкие значения относительной влажности (Рисунок 5б) в период май-сентябрь в ВПА и СПА сезоны, тогда как в НПА годы значения влажности были близки к среднемноголетним. Из характера вариаций температуры и влажности следует, что одним из условий развития крупномасштабных лесных пожаров в Якутии являются аномально высокие температуры воздуха в первой половине лета (май-июль) при низкой влажности воздуха. Среднегодовой уровень осадков (Рисунок 5в) в Якутии невысок (~ 240 мм) и сравним с аналогичными показателями зон степей и полупустынь, поэтому решающего влияния на уровень лесопожарной активности в масштабах рассматриваемой территории осадки не оказывают.

Проведено исследование вариаций концентрации метана по данным наземных станций наблюдения, находящихся в арктическом регионе: Тикси (Россия), Бэрроу (США) Алерт (Канада). Получены следующие результаты:

• сезонный ход концентрации СН₄ показывает более высокие значениями в зимние месяцы и пониженные в летние для всех станций;
• в период «конец лета – начало осени» на станциях Тикси и Бэрроу в спектре вариаций метана наблюдаются колебания с суточным периодом, на станции Алерт такие вариации отсутствуют;
• данные всех станций показывают устойчивый рост концентрации метана с момента начала наблюдений.

1.3.  По данным глобальной международной сети АЭРОНЕТ и реанализа ERA-Interim (ст. Якутск, ст. Томск, ст. Иркутск и ст. Даланзадгад) обнаружена достоверно значимая корреляционная связь (свыше 0,7 при уровне значимости 99% и критическом значении r_крит.=0.42) среднегодовых значений интегрального влагосодержания атмосферы (ИВА, W) с квазидвухлетними колебаниями (КДК) зонального ветра в экваториальной стратосфере при его восточной фазе за период 1979-2015 гг. Проявление квазирегулярных колебаний в вариациях ИВА представлено на Рисунке 6.

1. Проведен анализ связи широтной динамики влагосодержания атмосферы (W) с квазидвухлетними колебаниями (КДК) зонального ветра в экваториальной стратосфере и солнечной активностью (СА) над северо-востоком Евразии за период 1979-2015 гг. Были использованы данные солнечных фотометров сети AERONET (ст. Якутск, ст. Томск, ст. Иркутск и ст. Даланзадгад) и ERA-Interim реанализа, который основан на регулярных метеорологических наблюдениях, аэрологической и спутниковой информации. Обнаружена достоверно значимая корреляционная связь среднегодовых значений W и КДК при его восточной фазе. В то же время в вариациях W в зависимости от географической широты наблюдается проявление фундаментальных циклов СА (Швабе, Хейла и Брюкнера).

1.3.2.   По данным среднегодовых значений пространственно-временных вариаций температуры почвогрунтов (ТП) на глубине 1,6 и 3,2 м показаны квазирегулярные колебания (КК), соответствующие колебаниям атмосферных параметров (приземная температура воздуха – ПТВ, влагосодержание атмосферы – W) и циклам солнечной активности (СА). Были использованы данные сети «ВНИИГМИ-МЦД». По полноте набора данных, выбраны следующие временные диапазоны ТП: ст. Покровск (1945-2011 гг.), ст. Томмот (1954-2011 гг.), ст. Чурапча (1959-2011 гг.), ст. Охотский Перевоз (1972-2011 гг.) и ст. Верхоянск (1967-2005 гг.). С наибольшей частотой проявления температурного режима почвогрунтов стоит отметить квазидвухлетние колебания. В середине частотного диапазона проявляются колебания от 3 до 6 лет. С наименьшими частотами, наблюдаются КК, соответствующие фундаментальным циклам СА (Швабе, Хейла и Брюкнера). Так же дана оценка пригодности климатических моделей (NCEP/NCAR, NCEP/DOE) для воспроизведения температурного режима почвогрунтов в Якутии.

1.4. В  2017 году были продолжены наблюдения на стратосферном лидаре СЛ-1, фотометрах CIMEL и СП-9. Проведено исследование связи температуры средней атмосферы с фазой 11 летнего цикла солнечной активности по лидарным данным и  была выявлена положительная зависимость температуры средней атмосферы около Якутска и солнечной активностью при восточной фазе КДК и отрицательная связь при западной фазе КДК. Возможно, это связано с изменениями глобальной атмосферной циркуляции.

1.5. В 2017 году были продолжены исследования сияний 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.

1.5.1. Выполнен анализ динамики сияний и возникновения SAR дуги во время интенсивной конвекции и суббурь 7 января 2015 года по данным наблюдений CCD камерой всего неба на меридиане Якутска (130ºE; 200ºE, геом.). При этом: выявлена возможность определения величины радиальной компоненты электрического поля конвекции и энергии высыпающихся протонов по долготной динамике сияний в эмиссиях 630,0 и 486,1 (H-beta) нм (Рисунок 7); показано, что возникающая во время интенсивной суббури SAR-дуга отображает область перекрытия потоков энергичных ионов с плазмопаузой на L ~ 2.2-2.6 по данным одновременной регистрации на спутнике Van Allen Probe A (RBSP A) (Рисунок 8 и 9).  N-S сияния движутся к западу в эмиссиях 630.0 [OI] и 486.1 (H_β) нм в интервале ~1810-1820 MLT с угловыми скоростями 0.75 и 1 град./мин. соответственно на геомагнитной параллели 58°. В эмиссии 630.0 нм N-S сияние, скорее всего, отображает электрический дрейф к западу облака низко энергичной плазмы на магнитном экваторе (скорость магнитного дрейфа низко энергичных электронов мала и направлена к востоку). Тогда радиальная компонента поля должна быть равна 3.4 мВ/м. N-S сияние в эмиссии H_β отображает движение облака энергичной плазмы (протонов) на экваторе в результате суперпозиции магнитного и электрического дрейфа. В этом случае скорость магнитного дрейфа равна ~0.25 град./мин (1 -0.75). Средняя энергия протонов будет равна ~8.6 кэВ.

Проекции на поверхность Земли для высот свечения 250 км и 110 км в эмиссии 630.0 и 486.1 нм соответственно. Изображения для двух эмиссий приведены в одном масштабе геомагнитных координат. CCD камера регистрирует сияния в вечернем секторе MLT при высоком значении электрического поля солнечного ветра –V_X × B_Z = 9 мВ/м (утро-вечер) во время затухания суббури, расширение которой началось в 0850 UT в полуночном секторе MLT Аляски.

В 1115 UT (~1930 MLT) CCD камера регистрирует интенсивную SAR дугу (~ 3 килорелея), которая неоднородна по долготе и расположена на геомагнитных широтах 48-52°N (L~ 2.2-2.6) экваториальнее границы диффузного сияния (DA). Стрелкой показан меридиан ~2030 MLT, в окрестности которого спутник RBSP A регистрирует область перекрытия потоков энергичных ионов с плазмопаузой в 1105-1115 UT (Рисунок 9).

Измерения свидетельствуют о перекрытии потоков энергичных ионов O+ и H+ кольцевого тока с тепловыми электронами плазмопаузы. Серым столбиком показана область перекрытия тепловой и энергичной плазмы в интервале L ~ 2.6-3.0, которая должна быть сопряжена с наблюдаемой в это время SAR дугой на меридиане ~2030 MLT (Рисунок 8).  Внешнюю границу этой области спутник проходит в 1115 UT на меридиане 2050 MLT. Область перекрытия тепловой и энергичной плазмы отображается SAR дугой на более низких широтах (L ~ 2.2-2.6), что указывает на не дипольную конфигурацию геомагнитного поля внутренней магнитосферы при текущих значениях SYM-H~ -120 nT и ASY-H ~ 150 nT.

В 2017 году были продолжены инструментальные наблюдения субаврорального свечения и сияний на оптической станции Маймага для накопления эмпирических данных.