Главная – Журналы – Поиск по журналам

Работа посвящена статистическому моделированию оптических явлений, которые возникают при лидарном зондировании атмосферной облачности и водных сред. С помощью вычислительных экспериментов изучаются особенности распространения лазерных импульсов, когда свет образует расширяющиеся кольцевые структуры за счет многократного рассеяния.

В данной работе мы, во-первых, используя метод редукции в узком смысле (метод простой редукции), обобщили классический метод Гаусса-Йордана для решения конечных систем линейных алгебраических уравнений на неоднородные бесконечные системы. Обобщение основывается на новой теории решения неоднородных бесконечных систем, предложенной нами, которая дает точное аналитическое решение в виде ряда. Во-вторых, мы показали, что применение редукции в узком смысле в случае однородных систем дает только тривиальное решение, поэтому, чтобы обобщить метод Гаусса-Йордана для решения бесконечных однородных систем, мы использовали метод редукции в широком смысле. Дается численное сравнение, которое показывает приемлемую точность.

В 2021 г. Тихоокеанский институт географии (ТИГ) ДВО РАН (Владивосток) отметил свое 50-летие. Директор-организатор института член-корр. АН СССР А.П. Капица еще в 1970 г. определил в качестве основного научного направления нового академического института разработку географического прогноза изменения окружающей среды Дальневосточного региона. Все последующие годы в центре внимания ученых ТИГа оставались проблемы динамики природных систем региона с учетом естественных и антропогенных факторов. Важным направлением научно-исследовательских работ института было изучение территориальных структур хозяйства и расселения, роли географических и геополитических факторов в региональном развитии. За все время существования ТИГом были изучены многие аспекты состояния и тенденций изменения природной, природно-ресурсной и окружающей среды Дальневосточного региона, а также разноранговых территориальных структур хозяйства и расселения.

Представлена характеристика базовых принципов решения проблем межгосударственного взаимодействия в трансграничных речных бассейнах. Показано, что для решения проблем необходимо иметь представление о закономерностях функционирования данных комплексов в условиях разных экономических политик государств-водопользователей. На основе многолетней практики межгосударственного взаимодействия отмечено, что чем больше государств пересекается трансграничным водотоком, тем сложнее процесс реализации мероприятий интегрированного управления водными ресурсами. Определены основные факторы развития и обострения конфликтов водопользования в трансграничных речных бассейнах. Проведен анализ институционально-правовых форматов взаимодействия государств-водопользователей. Отмечено преобладание двусторонних соглашений и отсутствие интереса к разработке универсальных многосторонних договоров. С позиции структурно-функциональной целостности обоснована целесообразность рассмотрения трансграничных речных бассейнов с позиции бассейнового принципа. Сделан вывод, что в условиях значительной антропогенной фрагментации трансграничных речных бассейнов формируется квазинтегральная природно-общественная геосистема регионального уровня. Отмечено, что с учетом сложности и противоречивости категории «трансграничный речной бассейн» необходим универсальный подход к решению проблем межгосударственного взаимодействия, позволяющий объединить базовые принципы (лимнологический, институционально-правовой, бассейновый) в единую концептуальную модель. Подобные задачи могут быть успешно решены за счет реализации основных положений системного подхода, применение которого позволит определить отдельные характеристики трансграничного бассейна и синтезировать в единое целое, разработать интегрированные схемы управления водными ресурсами, скоординировать совместные действия государств-водопользователей и перейти от частных решений проблем межгосударственного взаимодействия к комплексным.

Прослежено, что проявлению взаимодействий континентальности и океаничности присуща четкая пространственная дифференциация на Дальнем Востоке: в центральных областях континента и океанов - минимальная; в трансграничных - максимальная. Установлено, что в соотношении величин континентальности и океаничности заложена определенная вероятность зарождения и развития родственных аномальных процессов и катастроф. Выяснены многие особенности динамики геосистем и аномальных процессов. Так, например, в береговой зоне возрастают число и интенсивность аномальных процессов: увеличивается повторяемость штормов и штормовых нагонов, а также усиливается размыв морских побережий и подводного берегового склона и т. п. В результате полоса активного взаимоналожения и взаимопроникновения континентальности и океаничности, в настоящее время подчеркиваемая пестрым чередованием «чуждых» по происхождению форм, процессов и образований (в гольцовой зоне среднегорий - курумообразование и мерзлотная сортировка грунтов; по долинам горных рек - наледи и др.), смещается к востоку, к береговой зоне. Частота повторяемости экстремальных процессов и их воздействия на геосистемы в материковой окраине российского Дальнего Востока в последние десятилетия возрастает. Установлено, что использование характеристик континентальности и океаничности позволяет определять экологические риски и имеет высокий потенциал применения в решении актуальных задач. Отмечено, что выбор стратегии рационального природопользования в рассмотренных районах должен учитывать существующие риски и определяемые ими экологические ограничения.

Установлено, что основной фактор сдерживания развития сельскохозяйственного производства России - это деградация почв агроландшафтов, в том числе черноземов - важнейшего природного ресурса страны. Сделан вывод, что главная причина ухудшения генетических свойств почв - это длительный период их экстенсивного использования. Проанализированы произошедшие на рубеже ХХ-ХХI вв. изменения в политической и хозяйственной системах страны, затронувшие и сельское хозяйство, в ходе которых был взят курс на переход к интенсивному земледелию, к достижению максимальной урожайности на небольших площадях с высокобонитетными почвами. Для отработки приемов интенсивного земледелия в пределах черноземной полосы Урала возникла необходимость в предварительной реабилитации свойств почв. Это потребовало изучения процессов восстановления свойств деградированных черноземов, что и стало целью настоящего исследования. В качестве метода возобновления свойств почвы использован такой агроприем, как многолетняя залежь. Восстановление основных свойств чернозема осуществлялось одновременно с возобновлением видового состава растительности и включало в себя три этапа: стадию «молодой» залежи (после 5 лет с момента вывода из пашни), «средневозрастной» - 12 лет пребывания в залежи и «старовозрастной» - после 25-летнего периода восстановления свойств почв. В завершении каждого этапа исследован видовой состав фитоценозов и выполнено определение химических, биологических и физических свойств черноземов. Установлено, что в конце срока пребывания почв в залежи они практически полностью восстанавливают свои генетические свойства, в том числе и те, которые обеспечивают их плодородие. Таким образом, данный агроприем не требует для своего осуществления капитальных затрат и позволяет достигнуть поставленной цели.

Представлены результаты определения растворимых и форм металлов в природных средах бассейна р. Базаихи Красноярской агломерации. Выявлено, что в фильтрате снеговой воды превышена ПДК_р.х для меди, алюминия и цинка. По увеличению доли от фона водорастворимые формы тяжелых металлов в снежном покрове образуют следующий ряд: Mn (1,14 мг/кг) < Cu (1,79) < Ni (2,38) < Al (3,25) < Fe (4,20) < Zn (4,46) < Sr (5,71 мг/кг). Данные о содержании минеральной фракции в твердом осадке свидетельствуют о преимущественно цинк-никель-стронциевом аэротехногенном загрязнении снежного покрова по сравнению с фоном. По увеличению средней концентрации металлов минеральные формы элементов в твердых осадках выстроены в следующей последовательности: Cu (20,1 мг/кг) < < Ni (46,8) < Sr (277,6) < Zn (386,6) < Mn (752,5) < Al (7457,7) < Fe (14 881,7 мг/кг). Установлено, что в поверхностных водах р. Базаихи превышена ПДК_р.х для меди и алюминия. По возрастанию среднего содержания водорастворимых форм металлов в поверхностных водах реки данные образуют следующий ряд: Mn (0,001 мг/дм3) = Cu (0,001) < < Sr (0,085) < Al (0,090) < Fe (0,091 мг/дм3), а по увеличению средних концентраций взвешенных форм металлов - Cu (0,002 мг/дм3) < Mn (0,010) < Sr (0,132) < Fe (0,483) < Al (0,608 мг/дм3). Сделан вывод, что большая часть элементов выносится рекой во взвешенном стоке - это характерно для марганца, алюминия и железа. Почти 50 % соединений стронция и меди в данных окислительно-восстановительных условиях мигрируют в водорастворимой форме. Геохимические коэффициенты, рассчитанные по результатам анализа отобранных проб, показывают, что в условиях водосбора р. Базаихи наблюдается низкая степень вовлечения масс исследованных металлов в водную миграцию.

Представлены результаты исследования стока основных ионов в воде р. Амур у Хабаровска в максимальном по водности 2013 г. Рассмотрено влияние зарегулированных рек Зеи и Буреи на гидрологический и гидрохимический режимы среднего Амура. Отмечено неравномерное распределение суммы ионов по ширине реки; наибольшие различия фиксировались в период зимней межени, наименьшие - во время весеннего половодья. Установлено, что на гребне исторического паводка различия в распределении суммы ионов по ширине Амура не превышали 26 мг/л, максимальное значение для середины реки (до 82,8 мг/л) было выше, чем в паводки 1998, 2002, 2009 и 2019 гг. Наибольшая за год сумма ионов (132 мг/л) была зафиксирована в результате выноса растворенных веществ с затопленных сельхозугодий и урбанизированных территорий в декабре в начале ледостава. Показано приоритетное влияние р. Сунгари на временную и пространственную изменчивость концентраций ионов в воде Амура. Дана оценка ионного стока в зимнюю межень, в период весеннего половодья и во время исторического паводка, на спаде которого в сентябре был зафиксирован наибольший вынос солей (6644 тыс. т). Основной вклад в формирование ионного стока внесли гидрокарбонатный и сульфатный ионы, ион кальция, в меньшей степени - ион калия и хлоридный ион. Максимальная доля стока ионов антропогенного генезиса (сульфатов и хлоридов) отмечена в мае в период весеннего половодья, когда в водном стоке Амура доминируют талые снеговые воды, стока гидрокарбонатного иона и иона натрия - в декабре, когда из насыщенных влагой почв осуществляется вынос солей.

Проведен комбинированный анализ строения грязевого вулкана Санкт-Петербург и окружающей его донной поверхности озера с использованием батиметрических и сейсмоакустических материалов, данных обратного рассеяния и водного столба. Для донной поверхности в районе вулкана создана высокоточная цифровая модель рельефа с горизонтальным разрешением до 10 м. Анализ построенной модели позволил уточнить морфометрические параметры рассмотренной подводной структуры и сделать ее детальное морфологическое описание. Установлено, что вулканическая постройка состоит из нескольких грядообразных фрагментов, расположенных на крыльях Гидратного разлома и пересекающих его. Юго-восточнее разлома закартирована изогнутая в плане каньонообразная долина шириной до 800 м. Создано графическое изображение данных обратного рассеяния с распределением по типам осадочных пластов, оцененного путем сопоставления интенсивности отраженного сигнала с ожидаемыми значениями математической модели. По результатам анализа данных установлено, что грязевой вулкан в основном состоит из глины с возможным вкраплением относительно крупных обломков (до 10 см). На донной поверхности вокруг вулкана, предположительно, также встречаются крупные обломки, но доминируют мелкозернистые фракции - песчаные, глинистые и илистые. Выполнена трехмерная визуализация данных водного столба для зоны исследования с обнаруженными выходами газа в виде двух факелов с наблюдаемыми высотами 800 и 700 м. По статистической выборке значений уровней отраженного сигнала интенсивность выхода газа в факелах отличается приблизительно в семь раз. Сейсмоакустические данные профилографа свидетельствуют о возможном наличии газовых гидратов.

Представлены результаты крупномасштабного почвенно-геоботанического профилирования (м-б 1:10 000-1:100 000) растительных сообществ Байкальского региона в условиях контакта разных сред. Получены данные, определяющие пространственную стратиграфию и тенденции формирования растительности на региональном уровне ее организации. Выявлен характер чередования лесных и степных сообществ в условиях экстразональности степей центральной части западного побережья оз. Байкал (Приольхонье) и средней части днища Баргузинской котловины. Установлено, что здесь нет четких флористических и ценотических связей растительности с эдафическими условиями, где на одних и тех же почвах развиты и степные, и лесные сообщества. Повсеместно отмечено облесение территорий, занятых степными сообществами. Для растительности, формирующейся в условиях контакта лесостепи и зональной степи (бассейн р. Селенги), характерно чередование лесных и степных сообществ по элементам рельефа с достаточно выраженной связью с типами почв, свойственными зонам контакта лесостепи и зональной степи. Происходит облесение степных территорий внутри зональной лесостепи, а также распространение древесных пород в зональную степь, с пространственным расширением межзонального экотона. В условиях высотной поясности (окрестности перевала Даван, Байкальский хребет) наблюдается постепенный переход одного пояса в другой - лесного в подгольцовый, подгольцового в горную тундру - за счет внедрения древесных пород в сообщества контакта поясов (межвысотно-поясных экотонов). Сообщества формируются на одной и той же почве. Такие исследования могут выступать методической основой для индикации развития растительности Байкальского региона в целом.