Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Основная цель выполняемого проекта РНФ — на основе наземных и спутниковых дистанционных измерений водозапаса облаков в период 2011-2024 г. исследовать особенности межгодовой, сезонной и суточной изменчивости водозапаса облаков в регионе Балтийского моря и северо-запада России над сушей и водными объектами. В течение первого года работ по проекту обработаны измерения нисходящего микроволнового излучения радиометром HATPRO на наблюдательной станции физического факультета Санкт-Петербургского университета за период 12 лет (2013-2024 гг.), и, таким образом, для географической точки измерений «Санкт-Петербург-Петродворец» получен уникальный ряд значений водозапаса облаков с малым переменным шагом по времени (от 20 секунд до нескольких минут). Все измерения микроволнового излучения и, соответственно, данные по водозапасу облаков прошли процедуру контроля качества по нескольким критериям. Общее количество данных в массиве значений водозапаса, успешно прошедших процедуру контроля качества составляет 14.5 миллионов. Распределение полученных данных по месяцам очень близко к равномерному (среднее значение 51000 измерений в месяц), и, таким образом, статистический анализ для любого месяца является информационно обеспеченным. Спутниковые измерения водозапаса облаков прибором SEVIRI в период 2011-2017 г. были использованы для анализа межгодовой, сезонной и суточной изменчивости водозапаса облаков в пяти выбранных характерных географических точках над акваториями Рижского и Финского заливов Балтийского моря, Ладожского, Онежского и Чудского озер, а также в трех характерных точках над сушей (над лесными массивами). Анализ межгодовой изменчивости показал, что амплитуда межгодовых вариаций не превышает 0.025 кг/м**2 для всех рассмотренных географических точек при среднегодовых значениях над водой от 0.04 до 0.08 кг/м**2, и от 0.06 до 0.09 кг/м**2 над сушей. При этом не наблюдается никаких существенных особенностей, за исключением одной, а именно: для 2015 года зарегистрировано практически одинаковое среднегодовое значение водозапаса для больших участков акваторий всех рассмотренных водных объектов. Анализ сезонного хода показал, что большинство среднемесячных значений для точек над сушей превышают среднемесячные значения над акваториями. Так, например, в летние месяцы диапазон среднемесячных значений водозапаса над сушей составляет 0.070-0.090 кг/м**2, в то время как над водой диапазон составляет 0.055-0.075 кг/м**2 при значениях погрешности среднемесячных значений менее 0.005 кг/м**2. При анализе суточного (дневного) хода значений водозапаса и его контраста «суша-море» обнаружены артефакты в виде двух локальных максимумов до и после полудня по времени UTC. Проведен анализ возможных причин появления артефактов в суточном ходе водозапаса, и обнаружено, что причиной их появления является «эффект облачной радуги» в измерениях спутникового прибора SEVIRI. Полученные оценки дневного хода значений водозапаса облаков показали, что этот ход различен в разных географических точках исследуемого региона и в разные месяцы, однако, как правило, значения водозапаса облаков в утренние часы больше, чем в вечерние часы, причем это различие может быть значительным (в два и более раз).

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Основная цель выполняемого проекта РНФ — на основе наземных и спутниковых дистанционных измерений водозапаса облаков в период 2011-2024 г. исследовать особенности межгодовой, сезонной и суточной изменчивости водозапаса облаков в регионе Балтийского моря и северо-запада России над сушей и водными объектами. В течение второго года работы велись по двум основным большим направлениям. Первое направление включало всестороннее и детальное исследование 12-летнего ряда измерений водозапаса облаков наземным микроволновым прибором HATPRO, функционирующим на физическом факультете Санкт-Петербургского государственного университета. Второе направление было сфокусировано на сравнительном анализе основных характеристик временной изменчивости водозапаса облаков, полученных наземным и спутниковым методами в точке расположения наземного прибора. Таким образом, проанализирован большой уникальный объем данных по водозапасу облаков на северо-западе Российской Федерации и, в частности, в районе Санкт-Петербурга. Выработана оптимальная стратегия исследований значений водозапаса облаков, полученных по данным многолетних наземных дистанционных измерений, которая позволила провести детальный анализ изменчивости водозапаса облаков в районе Санкт-Петербурга в различных временных масштабах (от суток до 12 лет). Стратегия включала контроль качества полученных данных с использованием нескольких критериев, идентификацию измерений при ясном небе, классификацию данных в различные выборки, анализ как истинного водозапаса облаков, так и «виртуального водозапаса», который характеризует одновременно облачную и безоблачную атмосферу. Оценка долговременных трендов водозапаса облаков по измерениям в период 2013-2024 гг. для различных выборок данных показала, что наиболее выраженным является тренд среднедневных (светлое время суток) значений водозапаса, который составляет –0,0011 ± 0,00015 кг/м**2/год. Этот тренд обусловлен главным образом трендом значений водозапаса в светлое время суток для теплого сезона (май–июль, –0,0014 ± 0,00015 кг/м**2/год), который значительно превышает дневной тренд в холодный сезон (ноябрь–январь, –0,00064 ± 0,00026 кг/м**2/год). Величины трендов водозапаса, полученные в настоящем исследовании, хорошо согласуются с глобальными оценками диапазона трендов, который составляет от -0,001 кг/м**2/год до 0,001 кг/м**2/год. Кроме того, результаты настоящего исследования указывают на теплый сезон (май-июль) как на сезон максимальных (по абсолютной величине) отрицательных трендов водозапаса. Этот вывод хорошо согласуется с опубликованными в научной печати свидетельствами о резком увеличении приходящей солнечной радиации над Центральной и Восточной Европой, обнаруженном в июне. На основе 12-летнего ряда наблюдений построен средний сезонный ход водозапаса облаков в районе Санкт-Петербурга. Максимальные значения водозапаса наблюдаются в период с октября по февраль и находятся в диапазоне 0,060-0,080 кг/м**2, минимальные – в период с апреля по июнь в диапазоне 0,025–0,035 кг/м**2. Средние дневные и ночные значения практически одинаковы, за исключением отдельных месяцев: в феврале и ноябре дневные значения превышают ночные, в августе ситуация противоположная – дневные значения меньше ночных, различия составляют 0,002–0,003 кг/м**2 при погрешности расчета средних значений менее 0,001 кг/м**2. Сравнение совмещенных в пространстве и синхронизированных по времени измерений водозапаса наземным и спутниковым методами (в точке расположения наземного микроволнового радиометра) показало следующее: - Частотные распределения отдельных измерений виртуального водозапаса, построенные по спутниковым и наземным данным, заметно различаются в области нулевых и малых значений. Данный факт может свидетельствовать о том, что спутниковые измерения завышают количество случаев с ясной атмосферой, когда присутствуют облака с очень малым водозапасом. - Анализ среднего годового хода водозапаса облаков показал, что спутниковый прибор SEVIRI систематически дает более высокие значения водозапаса, чем наземный радиометр HATPRO, в широком диапазоне значений, превышающих 0.06 кг/м**2. - Статистические характеристики водозапаса облаков (среднее, стандартное отклонение, медиана, 1й и 3й квартили), рассчитанные по мгновенным измерениям и по среднедневным значениям из космоса хорошо согласуются с соответствующими результатами, полученными из измерений микроволнового радиометра с поверхности земли. - Результаты оценки дневного хода водозапаса облаков по наземным и спутниковым данным качественно и количественно согласуются между собой для следующих месяцев: март, август, сентябрь, октябрь. Качественное согласие имеет место для февраля, апреля, мая. Наибольшие расхождения наблюдаются для июня и июля. Количественные расхождения проявляются в систематическом завышении значений водозапаса, полученных со спутника, по сравнению с результатами наземных измерений. - Дневной ход водозапаса от месяца к месяцу различается как количественно, так и качественно. Однако, общей характерной особенностью является максимум водозапаса в утренние часы до полудня по местному астрономическому времени.