1. Сопоставление наземных наблюдений SAR-дуги с одновременной регистрацией плазмопаузы и потоков энергичных ионов на борту спутника VanAllen Probe-B.

Впервые в результате сопоставления наземных наблюдений стабильной авроральной красной (SAR) дуги на меридиане Якутска с данными одновременных измерений параметров плазмы и потоков частиц на борту спутника VanAllen Probe-Bв начале большой магнитной бури 17 марта 2015 г., показано, что полярный край SAR-дуги отображал плазмопаузу в секторе вечерней выпуклости, а экваториальный край был связан с границей потока  20 кэВ энергичных ионов кислорода и протонов кольцевого тока внутри плазмосферы.

Рис. 1. На панели (а) показаны плотность тепловых электронов и потоки энергичных протонов и ионов кислорода [с-1см-2 ср-1 кэВ-1] по измерениям на спутнике; (b) – изображения камеры всего неба в 12.10:10 и 12.45:10 UT в эмиссии 630.0 нм в проекции на поверхность Земли для высоты свечения 450 км (исправленные геомагнитные координаты). Цветная шкала интенсивности излучения приведена до двух килорелей (кР) для лучшего отображения SAR-дуги, точками показаны экваториальный и полярный края SAR-дуги.

На Рис. 1а темным серым столбиком показана область измерений на борту VAP-B, которая сопряжена с наблюдаемой SAR дугой. На изображениях в 12:10:10 и 12:45:10 UT на Рис. 1b жирными точками показаны экваториальный и полярный края дуги, которые связаны с внутренней границей потоков энергичных ионов и плазмопаузой, соответственно, согласно одновременным измерениям на борту VAP-B (RBSP-B).

1.2.  По данным спутникового дистанционного зондирования (ИСЗ NOAA, продукт GIMMS3g,) показано, что за 1982-2015 гг. на территории Сибири и Дальнего Востока, в целом, наблюдается положительная динамика интегральных значений NDVI (TIN, сумма 15-дневных NDVI за вегетационный период). Наиболее сильные тренды (статистически значимые, p<0,05) локализованы на севере Якутии (рис. 2) в условиях значительного роста среднегодовой температуры воздуха, и не столь существенного изменения годовой суммы осадков. Анализ среднемесячных вариаций NDVI и температуры исследуемой территории на севере Якутии показал, что положительная тенденция TIN обусловлена за счет более существенного роста NDVI в мае-июне (на 17-20%), который хорошо согласуется (R=0,8-0,9) с вариациями и значительным ростом (на 2,6-3⁰C) температуры воздуха в эти месяцы.

Рис. 2. Карта тренда TIN (в единицах NDVI/год) на территории Сибири за период май-сентябрь 1982-2015 гг. Статистически значимые тренды (p<0,05) обозначены чёрными точками. Исследуемая территория со значимым трендом TIN выше 0,03 отмечена чёрным контуром.

1.3. По данным многолетних спутниковых (MODIS Terra/Aqua) и наземных (CRU-TS 4.04) наблюдений проведён анализ пространственно-временных трендов гарей лесных пожаров (ЛП), температуры воздуха (T) и индекса засушливости (SPEI) в Восточной Сибири. За рассмотренный период (2001-2019) на Центрально-Тунгусском плато была обнаружена обособленная область с высокими положительными значениями тренда прироста гарей (10 тыс. га/год). Этой же области соответствовал положительный тренд температуры воздуха в июне (+0,11°С/год) и отрицательный тренд SPEI в июне и июле (-0,11 и -0,13 год^-1), которые вероятнее всего привели к наблюдаемой динамике роста гарей. Также, наблюдаемые тренды температуры и SPEI привели к значимому сдвигу дат начала пожароопасного сезона в сторону более ранних сроков (-3,7 дня/год), что в свою очередь, привело к увеличению продолжительности пожароопасного сезона (4,7 дня/год).

1.4. На основе данных полного электронного содержания ионосферы (TEC) и измерений интенсивности эмиссии гидроксила на высоте мезопаузы проведен совместный анализ уровня возмущенности, связанной с активностью ВГВ для трех станций наблюдений (Тикси, Маймага, Нерюнгри). Обнаружены схожие, выраженные регулярные сезонные вариации возмущенности в мезосфере и ионосфере. Выявлен высокий уровень корреляции между значениями возмущенности в мезосфере/ионосфере и индексом стратосферной возмущенности (ERA-Interim) (Рис.4). Максимум корреляции для возмущенности в мезосфере составляет 0.5 в Иркутске, 0.75 в Якутске и превышает 0.8 в Тикси. Для возмущенности в ионосфере максимум корреляции составляет около 0.4 в Иркутске, 0,6 в Якутске и около 0.7 в Тикси. Причем, корреляция выше для возмущенности в мезосфере по сравнению с ионосферой, а наибольшие ее значения зарегистрированы для высокоширотной станции Тикси. Полученные результаты указывают на наличие сильной связи между короткопериодной возмущенностью в ионосфере, верхней мезосфере и приполярной стратосфере (Рис.5). Таким образом, подтверждается, что ВГВ являются одним из основных механизмов вертикального взаимодействия между различными атмосферными слоями.

Рис.4  Точечные диаграммы (scatter-plots) между индексами ВГВ-возмущенности в стратосфере (stdW 1 гПа) и температуре мезосферы GWt.

1. На основе данных регистрации спектров с помощью инфракрасных спектрографов СП-50, регистрирующих полосу ОН (6-2) были анализированы данные температуры области мезопаузы, полученные за период 1999-2016 гг. на станции Маймага. Рассмотрены стандартные отклонения температуры σ_{pw_year} от ее среднегодового значения после вычета сезонного хода температуры, которые были приняты в качестве показателя активности планетарных волн (Рис.6). Также проведено сравнение с индексами QBO (направление и скорость экваториального стратосферного среднего зонального ветра на высоте 10 гПа по измерениям на станции Сингапур (1.29° N, 103.85° E)) и солнечной активности по индексу F10,7.

Рис. 6. а) Годовая активность планетарных волн σ_{pw_year}. б) индекс квазидвухлетних колебаний (QBO).с) Индекс солнечной активности F10.7.

При сравнении σ_{pw_year} с индексами QBO, наблюдаются максимумы активности планетарных волн при восточном направлении ветра и минимумы при западном за исключением периода с 2004 по 2007 год. Прослеживается корреляция активности планетарных волн с индексом солнечной активности F_10,7

1. В результате анализа двух событий зимних стратосферных потеплений над Якутском – 2010 г. (major) и 2011 г. (minor) показано, что внезапные зимние стратосферные потепления (ВСП) влияют на интенсивность потока мюонов, зарегистрированных подземным мюонным телескопом станции космических лучей «Якутск» на глубине 40 м водного эквивалента. В анализе использовались среднесуточные значения данных температуры и мюонов. Данный период также был выбран во время минимума солнечной активности для исключения случаев вспышек и Форбуш-эффектов в космических лучах. В обоих случаях обнаруживается влияние резкого повышения температуры стратосферы во время ВСП в виде роста интенсивности мюонов. Установлено, что во время ВСП над Якутском, когда наблюдается также разворот средне-зонального ветра на уровне 10 кПа (major) на вариации интенсивности мюонов влияет температура на уровне 14 км. А в периоды слабых потеплений (minor) наиболее эффективной оказалась температура на уровне 20 км. (Рис.7)

Рис.7. Ход потока мюонов и стратосферной температуры над Якутском в зимний сезон: а) на уровне 14 км 2009-2010 гг. и б) на уровне 20 км 2010-2011 гг.

1. За период ноябрь и февраль месяцы 2004-2017 гг. рассматривались дни с аномальными среднесуточными значениями аэрозольной оптической толщи (АОТ) по измерениям солнечного фотометра “AERONET”, относительно которых проводился анализ обратных траекторий распространения воздушных масс по модели HYSPLYT на возможную локализацию источника содержания загрязняющих веществ. Установлено, что возможной причиной аномалии спектрального распределения АОТ (рис. 8) в ноябре 2006 г. могут являться техногенные и природные источники загрязнения атмосферного воздуха исходящими от Иркутской области, Красноярского и Забайкальского краев, северо-восточной части Китая.

1. Рис 8. Обратные траектории воздушных масс (HYSPLIT) от 3-5 дней с 6-часовым интервалом по времени с момента дня наблюдения АОТ (ст. Якутск – CIMEL CE-318) в ноябре 2006 г., где, а) 2 ноября, б) 3 ноября, в) 11 ноября, г) 24 ноября. Звездой черного цвета отмечено месторасположение ст. Якутск (CIMEL CE-318). Цветовая градация обратных траекторий воздушных масс по высоте – 500 м (красная линия), 1000 м (синяя линия).