Russian Meteorology and Hydrology

On the basis of climate and reanalysis data, a contribution is estimated of tropical cyclones (TCs) to the fluxes of heat, moisture, momentum, and mechanical energy of wind over the seas of Japan and Okhotsk. The estimates are obtained for two TCs that passed over these areas. It is shown that when TCs move over both seas, the heat and moisture exchange between the sea surface and the atmosphere increases approximately by a factor of 3. Also, a significant dynamic effect of tropical cyclones on the upper ocean layer is noted, so that the flux of mechanical wind energy exceeds the background monthly mean values by a factor of 10 or more. On the example for the Far East seas, a well-pronounced dependence of disturbances in the upper ocean on intensity, size, and dynamics of the cyclone is shown.

Mô hình cân bằng nước của khu vực cửa sông Biển Caspi Bắc thuộc sông Volga và Ural cũng như các bộ phận riêng biệt của nó được xem xét. Các yếu tố không gian tính toán được phân loại, bao gồm ba phần của Biển Caspi Bắc: vùng cạn của cửa sông Volga, vùng sâu ở phía tây của Biển Caspi Bắc và phần phía đông của Biển Caspi Bắc. Các tham số đầu vào trong mô hình này bao gồm lượng bay hơi từ mặt nước được tính toán bằng phương pháp ISPAR và độ sâu lượng mưa được điều chỉnh bằng kỹ thuật sửa đổi số lượng mưa đo được do Cơ quan Khí tượng và Địa vật lý chính và Viện Nghiên cứu Khí tượng Thủy văn Kazakhstan phát triển. Các phép tính được dựa trên dữ liệu quan sát từ bốn trạm khí tượng: Zelenga (Nga), Đảo Peshnoi, Đảo Kulaly, và Pháo đài Shevchenko (Kazakhstan). Lượng nước chảy vào đỉnh đồng bằng sông Volga được điều chỉnh theo giá trị mất mát do bay hơi tự nhiên trong đồng bằng được sử dụng làm lượng nước chảy vào Biển Caspi Bắc. Lượng nước chảy từ đồng bằng sông Ural vào Biển Caspi Bắc được ước lượng từ dữ liệu của trạm thủy văn Makhambet. Sử dụng mô hình cân bằng nước, các thành phần của cân bằng nước có thể được tính toán cho các phần riêng biệt của Biển Caspi Bắc và phương trình cân bằng nước có thể được giải quyết liên quan đến lượng nước chảy ra từ các phần này. Khối lượng nước chảy ra từ Biển Caspi Bắc vào Biển Caspi Trung được xác định là kết quả của sự trao đổi nước giữa chúng. Các biến đổi của các thành phần cơ bản của Biển Caspi Bắc theo các kịch bản điển hình khác nhau (các năm điển hình được xác định từ lượng nước chảy của sông Volga) được tính toán bằng cách sử dụng mô hình cân bằng nước của nó. Các quy luật không gian-thời gian của việc phân phối lại nước trong Biển Caspi Bắc được phân tích, xem xét theo khối lượng dòng chảy sông, tổn thất do bay hơi và lượng mưa ở các cấp độ nền khác nhau của Biển Caspi.

The development of a thunderstorm cell in the Beijing area according to the results of numerical modeling and field observations is considered. Based on the numerical simulation, it is shown that the most intense electrification process is the separation of charges as a result of collisions of hailstones and cloud crystals. Using the field observations, the relationship between the electrical and radar characteristics of the cloud was investigated. It is demonstrated that the highest positive correlation is observed between the frequency of discharges and the volume of the supercooled part of the cloud above the 0°C isotherm, and the highest negative correlation is revealed between the frequency of discharges and the maximum current in a discharge.

The dynamics of the occurrence frequency of extreme anomalies of monthly mean air temperature and its effect on precipitation and river water discharge in the 20th century are studied using weather observations at 40 stations and data on the hydrological regime of 34 rivers in Georgia.

Principles and substantiation of a system of monitoring anthropogenic greenhouse gas emissions and sinks are considered. The basic task of the system is to estimate the anthropogenic contribution to the atmospheric greenhouse gas concentrations and possible climate effect. The major attention is paid to the system of indirect or “computational” monitoring of anthropogenic greenhouse gases. A multifunctional information system is described in the context of its application for solving a number of other ecological problems. It can be used as an instrumental basis for estimating ecological efficiency of measures aimed at reducing emissions and increasing greenhouse gas uptake. The effect should be considered in totality for all greenhouse gases and most hazardous pollutants. Monitoring of anthropogenic greenhouse gas emissions and sinks includes observations (using modeling) of integral indicators of ecosystems and can be used as part of ecological monitoring (for example, dynamics of soil carbon balance of agroecosystems and forest cenoses). The connection of the monitoring of anthropogenic greenhouse gas emissions and sinks with the satellite monitoring enlarges the possible applications of this information system.

For large-scale heat waves that occur in the south of the European part of Russia (EPR), the frequency variability since the beginning of the 20th century is considered, including variations on decadal scales and a trend during the global warming period, accompanying variations in the aridity index SPI, and the structure of the longest waves. The geographic distribution of air temperature anomalies on the territory of the Russian Federation, large-scale circulation conditions, the North Atlantic sea surface temperature (SST) anomalies, which accompanied heat waves in the south of the EPR, are analyzed using the composite analysis. In particular, the wave structure was revealed of the composite field of the air temperature anomaly for days with heat waves and the related 500 hPa geopotential height ( $$H_{500}$$ ) fields over Russia. The  $$H_{500}$$  field structure generally corresponds to the negative phase of the East Atlantic–Western Russia (EAWR) circulation pattern. Similar structures of the geopotential field are observed during heat waves in the northern half of the EPR. However, in this case, there are specific features that contribute to the inflow of cold air from the north to the southern regions. It is shown that the values of the EAWR index are significantly shifted towards negative values in the months when long heat waves occur over the southern EPR. The waves are accompanied by positive anomalies of the North Atlantic SST and the strongly increased blocking anticyclone activity. The downward trend in the EAWR index observed in recent decades and the SST rise expected with the global warming increase a risk of droughts in the main grain-producing region of the country.

New oceanographic observations are used for studying the Kamchatka Current and the Alaskan Stream and its Aleutian eddies in 1990–2017. The Aleutian eddies are mesoscale anticyclonic eddies that are formed within the Alaskan Stream southward of the Aleutian Islands be tween 170° and 180° E and are moving to the southwest. The rapid freshening of the upper layer and the increase in tem-perature and salinity in the Kamchatka Current halocline are detected. In the upper layer of the Kamchatka Current, salinity decreased by 0.2 psu per 27 years. The most rapid variations in salinity and temperature have been observed in recent years. In the halocline (at the isopycnic of 26.75σθ) temperature rose by 1.4°C and salinity in creased by 0.15 psu. The maximum temperature of the warm intermediate layer in the Kamchatka Current exceeded 4°C for the first time. The most likely reason for the temperature and salinity increase in the halocline is the transport of warm and salt water by the Aleu-tian eddies.

Created are the grid datasets of monthly mean and annual mean temperature as well of monthly, seasonal, and annual values of the total precipitation with the resolution of 25 km for the period of 1936–2011. The obtained datasets characterize the real picture of the spatial distribution of temperature and precipitation on the territory of Georgia; therefore, they are used for working out geoinformative maps of temperature and precipitation variations. Revealed are the areas and centers with different intensity of warming and cooling. It is found that the annual temperature and total annual precipitation averaged for the territory do not vary considerably under conditions of the global warming.