Выполнен анализ полученных в последнее десятилетие сведений о показателях качества вод наиболее проблемных береговых антропогенных источников загрязнения прибрежных вод г.Одессы (станции биологической очистки «Северная», морских выпусков дренажных и ливневых вод), а также изменений, которые произошли в течение ХХI ст. Определены действия, реализация которых позволит уменьшить негативное влияние стока дренажных и ливневых вод на качество морских вод в прибрежной рекреационной зоне города.
Представлено дальнейшее развитие системы ассимиляции данных в оперативной численной прогностической конвективно-разрешающей модели HARMONIE за счет включения в нее радарных измерений. Основное внимание уделено, во-первых, общему вкладу ассимиляции радарных измерений в количественный прогноз осадков; во-вторых, сравнению результатов численных экспериментов с использованием различных методов предварительной обработки радиоэха в системе отслеживания измерений. Рассмотрены два способа препроцессинга. Для сокращения объема входных данных применены методы “простого прореживания” и “супернаблюдения”. Выполнено сравнение тестовых численных экспериментов с контрольным, в котором радарные измерения не включены в модуль ассимиляции данных. Результаты показали, что использование отражательных характеристик атмосферы на этапе формирования начальных условий модели позволяет повысить точность воспроизведения микрофизических процессов в атмосфере за счет коррекции величины содержания влаги в нижней тропосфере. В наиболее интенсивных очагах осадков тестовые эксперименты дали оценки на 10 мм/12 часов выше в сравнении с контрольными расчетами. Вертикальные профили содержания влаги в атмосфере показали, что основное увеличение расчетных значений имеет место в слое между 850 и 600 hPa. В очаге осадков такое увеличение интенсивности примерно соответствует значению 5-7 мм / час. Коррекция влагосодержания в средней тропосфере позволила увеличить количественные оценки осадков на поверхности и приблизить их к значениям ретроспективного анализа. Однако, результаты численных расчетов чувствительны к выбору метода препроцессинга и внутренних параметров. Оптимизацию такого выбора с учетом разрешения модельной сетки и пространственных особенностей атмосферного потока предполагается выполнить на следующем этапе исследований.
В статье описываются особенности пространственно-временного распределения суховеев по территории Украины с апреля по август за период 1995-2015 гг. Приведены результаты анализа межгодовой изменчивости, сезонного хода числа суховейных дней и повторяемости суховейных периодов различной продолжительности на станциях, расположенных в разных агроклиматических зонах Украины. Проведен анализ среднемесячных и средне-срочных значений температуры и относительной влажности воздуха, скорости ветра во время суховея. Определены значения максимальной температуры, минимальной относи-тельной влажности воздуха и максимальной скорости ветра при суховее на отобранных станциях. Выполнен анализ повторяемости направлений суховейных ветров.
Предлагаются схемы районирования полей главных компонент векторов состояний метеорологических характеристик в приповерхностном слое атмосферы в Северной Атлантике, выполненного с помощью Универсального итерационного метода кластеризации данных. Приведен физический и статистический анализ полученных схем кластеризации, имеющий хорошее научное обоснование. Показано, что кластеры первой главной компоненты имеют крупономасштабный, а второй и третьей компонент – очаговый характер. Кластеры отличаются интенсивностью процессов взаимодействий в приповерхностном слое воздуха.
В статье осуществлена апробация параметризаций турбулентных процессов в атмосферном пограничном слое на основании разных методов замыкания системы дифференциальных уравнений над океанической поверхностью. В группу этих методов входят модели от первого до 1,5 порядков замыкания. Проверка успешности использования схем параметризаций турбулентности производится на базе фактического материала. Количественное согласие с натурными данными оценивалось с помощью коэффициентов корреляции и различия по сезонам и за год в целом. Качественный анализ проводился на основе сопоставления осредненных профилей за каждый месяц года и временного хода на опорных уровнях основных метеорологических величин.
В статье приводятся результаты верификации региональных климатических моделей по среднемесячной, среднемесячной максимальной скорости ветра и среднемесячного количества облачности для территории Марокко. Цель данной работы – определение качества модельных расчетов, для дальнейшего использования этой информации в анализе будущих климатических изменений в данном регионе. В исследовании использовались ретроспективные данные проекций 11 региональных климатических моделей за период 2011-2016 гг. и данные наблюдений за скоростью ветра на 5 метеорологических станциях, расположенных в разных физико-географических районах Марокко. В качестве фактических рядов среднемесячного количества облачности, были использованы данные наблюдений на искусственных спутниках Terra і Aqua. В статье показано, что региональные климатические модели лучше воспроизводят скорость ветра на станциях, расположенных в равнинных районах, в сравнении со станциями, находящимися в горах или на побережье. Верификация моделей по облачности показала, что модельные ряды имеют более близкие к фактическим рядам значения, а коэффициенты корреляции между ними имеют более высокие значения, чем для рядов скорости ветра.
В работе рассматриваются актуальные вопросы влияния климатических изменений на качество речных вод. Основой расчетов являются исследования изменений гидрохимических показателей (ионы хлора, натрия, магния, железа, кремния, а также концентрации кислорода, фосфатов, нитритов, нитратов, минерализаций) воды рек Псел и Ворскла и количественных оценок качества их вод. Выделены основные загрязняющие вещества и показана связь между загрязнением реки и абиотическими факторами. Установлена тенденция к уменьшению водных ресурсов по климатическому сценарию А1В, повышения температур воздуха за теплый и холодный периоды года, показана их связь с процессами формирования качества вод.
Приведены результаты расчетов и анализа вызванных ветровым воздействием циркуляции вод и денивеляции уровня воды на акватории Куяльницкого лимана при стационарных ветрах скоростью 5 м/с различных направлений. Расчеты выполнены с использованием гидродинамической модели Delft3D-FLOW на криволинейной расчетной сетке. Верификация модели проведена на основе данных синхронных измерений изменчивости уровня воды, выполненных в 2016 г. в трех различных точках на акватории лимана. Установлено, что при продольных по отношению к меридиональной оси лимана ветрах, вдоль свала глубин в прибрежных областях формируются интенсивные, протяженные, однонаправленные по
глубине потоки, направление которых соответствует меридиональной составляющей вектора скорости ветра. Вдоль продольной осевой линии лимана формируются направленные противоположно ветру придонные градиентные компенсационные противотечения. При поперечных по отношению к оси лимана ветрах, протяженные интенсивные вдольбереговые потоки вод в центральной и южной частях лимана не образуются; дрейфовые течения и интенсивность баротропной циркуляции вод на акватории лимана ослабевают; пространственная структура баротропной циркуляции вод характеризуется наличием множества мелкомасштабных циклонических и антициклонических вихрей. В южной и центральной частях лимана, между западным и восточным его берегами, в водной толще формируются циркуляционные ячейки в вертикальной плоскости. Показано, что даже относительно слабые ветра могут значительно изменять площадь водного зеркала лимана и таким образом влиять на объемы испарения.
С позиций концепции «снизу – вверх» транспортной модели Ландауэра – Датты – Лундстрома современной наноэлектроники рассматриваются термоэлектрические явления Зеебека и Пельтье и качественно обсуждаются закон Видемана – Франца, числа Лоренца и основные уравнения термоэлектричества с четырьмя транспортными коэффициентами (удельное сопротивление, коэффициенты Зеебека и Пельтье и электронная теплопроводность). С тех же позиций на примере 3D резистора в диффузионном режиме анализируется работа термоэлектрических охладителя и генератора энергии с учетом лишь электронов как реальных носителей тока, так и в рамках умозрительной, но удобной «дырочной» модели, вводятся и определяются понятия эффективности работы, кпд, фактора мощности и добротности термоэлектрических устройств и рассматривается каким образом транспортные коэффициенты зависят от свойств термиков.
Феноменологический подход развитый в работах Кирквуда-Баффа используется для описания параметров локальной структуры и переходов между различными по симметрии состояниями в бинарных гранулированных материалах. Использование аналитической модели для парной функции распределения введенной в [1] позволило получить аналитические выражения для избыточной энтропии и ее изменений вследствие структуризации. Аналитический анализ и соответствующие численные расчеты позволили установить значения параметра упаковки в окрестности которого происходят структурные изменения в
гранулированных материалах. Полученные результаты хорошо согласуются с данными непосредственных физических экспериментов.
С позиций транспортной модели Ландауэра – Датты – Лундстрома строится обобщенная модель переноса тепла фононами. Аналогично фермиевскому окну электронной проводимости вводится понятие фермиевского окна фононной проводимости и через него выводится общее выражение для решеточной теплопроводности, в котором с самого начала фигурирует квант теплопроводности. Подчеркивается подобие и различия в построении теории электронной проводимости и теории теплопроводности. Подробно рассматривается теплопроводность проводников, вскрывается физический смысл пропорциональности между удельной теплопроводностью и удельной теплоемкостью при постоянном объеме, выводится связь между коэффициентом прохождения и средней длиной свободного пробега, обсуждаются вычисление числа фононных мод и плотности фононных состояний, особенности дебаевской модели теплопроводности и рассеяния фононов, температурная зависимость решеточной теплопроводности, различие между решеточной теплопроводностью и электронной проводимостью и квантование теплопроводности.
В статье проанализирована современная система экологического налогообложения хозяйственной деятельности в Украине, которая связана с воздействием на состояние окружающей природной среды, что позволило выделить определенные противоречия и обобщить проблему её функционирования, а также предложены направления ее реформирования в соответствии с мировым опытом, учитывая практику стран Европейского союза и особенности состояния отечественной экономики.
В работе описаны результаты исследования скорости ветра на 26 метеорологических станциях Марокко за период 2005-2014 гг. Проведен сравнительный анализ средней скорости ветра за периоды 1980-1999 гг. и 2005-2014 гг. Представлены результаты расчета повторяемости скорости ветра по группам различной силы ветра. Определены районы с преобладанием скоростей ветра, благоприятных для развертывания ветроэнергетических установок.
Выявление и прогнозирование струйных течений нижних уровней атмосферы является одной из сложных задач синоптической метеорологии. Причина подобных затруднений заключается в разнообразии физических механизмов, приводящих к усилению скорости воздушного потока в узкой зоне в пределах пограничного слоя атмосферы. Определение типа макро- и мезомасштабных барических полей, способствующих образованию низких струй, может значительно облегчить разработку прогностических методик.
В статье рассмотрены циркуляционные процессы над юго-западной территорией Украины в теплое полугодие в период с 2001 по 2010 годы при формировании струйных течений низких уровней на примере городов Одесса и Симферополь. С помощью типизации синоптических ситуаций над указанными регионами с учетом элементарных циркуляционных механизмов, предложенных Б. Л. Дзердзеевським, В. М. Курганской и З. М. Витвицкий, выявлены наиболее вероятные атмосферные процессы и типы синоптических ситуаций, которые создают условия над югом Украины для возникновения низкотропосферных струй и формирование режима ветра в пограничном слое.
Предлагается усовершенствованная многофакторная нелинейная регрессионная модель с обратными связями с переопределёнными выражениями для коэффициентов системы уравнений. Данная модель апробирована как имитационная с целью установления связи между зонами интенсивных взаимодействий атмосферы и океана в акватории Северной Атлантики и однородными регионами на территории Восточной Европы. Главные компоненты энергетических взаимодействий составили исходные выборки влияющих факторов и откликов для модели. Значимые коэффициенты множественной корреляции, характеризующие степень адекватности модели, подтверждают возможность её практического применения для решения задач подобного характера.
В статье обосновывается методическая основа для нормирования расчетных характеристик экстремально высоких расходов воды весенних половодий и дождевых паводков, которые представляют собой большую безопасность для гидротехнических объектов и их эксплуатации в бассейнах рек, а также населенных пунктов.
Научно-методическая база основывается на использовании геометрической структуры одномодальних гидрографов склонового притока и руслового стока. С целью упрощения расчетной схемы гидрографы рассматриваются в развернутом временном формате, начиная с максимальных расходов воды. Это в свою очередь способствует пространственно-временном обобщению характеристик как склонного притока, так и гидрографов руслового стока.
В статье проведено структурирование данных основных статистических характеристик для исследуемых химических показателей воды в створах, их пространственном размещении по длине реки Западный Буг и ее приток. Проанализирована динамика основных гидрохимических ингредиентов в р. Западный Буг в течении 2011-2014 гг. Проведен сравнительный анализ концентраций компонентов солевого состава речных вод в утвержденных створах. Проведена оценка качества воды Западного Буга с территории Украины по гидрохимическим показателям. Определено и исследовано влияние природных и антропогенных факторов на формирование химического состава и качества речных вод бассейна р. Западный Буг.
Получены оценки вкладов различных природных и антропогенных факторов в формирование водного баланса Хаджибейского лимана в современных условиях. Установлено, что в результате изменений климата, которые происходят в последние десятилетия, годовой дефицит природного водного баланса лимана увеличился вдвое. Для его компенсации необходимо пополнять лиман водой из антропогенных источников. Исследование влияния антропогенных факторов на внутригодовую изменчивость уровня воды в лимане выполнено с использованием модели водного баланса, верифицированной по данным наблюдений, выполненных в период 2006-2010 гг. В результате моделирования установлено, что для стабилизации уровня воды в лимане и предотвращения возникновения многолетних тенденций его значительного роста или падения, целесообразно осуществлять сброс в лиман вод со станции биологической очистки «Северная» в течение мая-сентября, а в другие месяцы года– в прилегающую акваторию Черного моря.
На основе анализа результатов гидрохимических исследований в июле 2016 г. дана характеристика качества водной среды Хаджибейского лимана – одного из крупнейших замкнутых водоемов северо-западного Причерноморья. Это ценный бальнеологический, рекреационный и рыбохозяйственный водоем, в южную часть которого на протяжении более 100 лет поступают сточные воды города Одессы. По гидрохимическим показателям экосистема южной части лимана характеризуется как эвтрофная, в которой высокий уровень соединений азота и фосфора поддерживается антропогенным стоком СБО «Северная». В поверхностном слое вблизи работающего выпуска СБО отмечали высокие концентрации аммонийного азота (0,100 мгN·м-3), нитритов (0,102 мгN·дм-3), максимальные для лимана концентрации нитратов (1,629 мгN·дм-3), а в придонном – аммонийного азота (0,772 мгN·дм-3) и фосфатов (0,457 мгР·дм-3). В период мониторинга на станциях с глубинами 8–12 м фиксировали придонную гипоксию, образовавшуюся после оседания и разложения отмершего взвешенного органического вещества (фитопланктона) в условиях замедленной гидродинамики. В придонном слое на станциях с гипоксией отмечали максимальные для лимана концентрации аммонийного азота, фосфатов и кремния.
Донные отложения лимана, постоянно пополняющиеся отмершим взвешенным органическим веществом, выполняют накопительную функцию, определяют интенсивность потоков вещества на границе «вода-донные отложения», влияют на его гидрохимический режим. Концентрации минеральных и органических веществ в поровой воде донных отложений, особенно на станциях с гипоксией, в несколько раз превышают значения в придонном слое лимана.
Рассмотрена модель флуктуационной динамики двух-компонентной химически реагирующей системы на одномерной решетке с вакансиями, которая допускает точное решение. Получены аналитические выражения для вероятностных функций распределения, средних чисел заполнения и их среднеквадратичных флуктуаций, конфигурационной энтропии и статистической суммы. Модель Изинга нереагирующей заполненной решетки дополнена полученным точным выражением для статистической суммы на случай наличия вакансий. Наглядно продемонстрирована неэргодичность рассмотренной системы, которая характеризуется отличными от предсказанных теорией среднего поля соотношениями средних чисел реагентов в асимптотически квазистационарных состояниях.
В рамках концепції «знизу – вгору» сучасної наноелектроніки розглядаються моделі пружної дефазіровки і спинової дефазіровки, облік некогерентних процесів з вико-ристанням зо-нда Бюттекера, 1D провідник з двома і більше розсіюючими центрами, явище квантової інтерференції, режими сильної і слабкої локалізації, стрибок потенціалу на дефектах, квантові осциляції в методі НРФГ без урахування дефазіровки і з її урахуванням в режимах фазової і імпульсної релаксації, ефекти деструктивної і конструктивної інтерференції, чотирьохкомпонентний опис спинового транспорту з урахуванням дефазіровки і на закінчення обговорюється квантова природа класичних уявлень у фізиці, явище спинової когерентності і формалізм псевдоспина.
С позиций концепции «снизу – вверх» транспортной модели Ландауэра – Датты – Лундстрома строго выведены основные уравнения термоэлектричества с соответствующими транспортными коэффициентами для 1D проводников в баллистическом режиме и для 3D проводников в диффузионном режиме с произвольной дисперсией и любого масштаба. Процессы рассеяния учитывали феноменологически. В коэффициенте прохождения T (E) = λ(E) / [λ(E) + L] среднюю длину свободного пробега описывали степенным законом. Подробно рассмотрены биполярную проводимость, закон Видемана – Франца и числа Лоренца, соотношение Мотта. В справочных целях в Приложении приведены термоэлектрические коэффициенты для 1D, 2D и 3D полупроводников с параболической дисперсией в баллистическом и диффузионном режимах через стандартные интегралы Ферми – Дирака.