1) Развиты и разработаны методы выявления по данным дистанционного зондирования Земли аномальных процессов и явлений в океане, атмосфере и на суше и методы обнаружения пространственно-временных аномалий во временных рядах данных космического мониторинга, получаемых в различных диапазонах спектра электромагнитных волн, в том числе:

- разработаны методы обнаружения пространственно-временных аномалий во временных рядах данных космического мониторинга морских акваторий (метод регистрации и исследования по космическим данным аномальных событий в морских акваториях, метод выявления и исследования аномалий морской поверхности на основании кластерного анализа информативных параметров пространственных спектров космических оптических и радиолокационных изображений, метод выявления и исследования по космическим данным участков морских акваторий с аномальной долгосрочной динамикой значимых параметров водной среды, метод количественной оценки и исследования загрязнений морской поверхности по космическим данным);

- развит метод дистанционного измерения пространственных спектров уклонов и возвышений морской поверхности по спутниковым изображениям с учетом результатов численного моделирования физических процессов и явлений;

- развит метод оценки динамики площадей природных пожаров и пространственно-временных вариаций эмиссий различных газов и аэрозолей от них по данным космического мониторинга;

- разработан метод мониторинга постпожарных территорий в зоне вечной мерзлоты с использованием оптических спутниковых данных и развит метод обнаружения пространственно-временных аномалий эмиссий метана на постпожарных территориях в зоне вечной мерзлоты приарктических территорий по данным ДЗЗ;

- разработан метод космического мониторинга антропогенных объектов в импактных районах Арктики на основании семантической сегментации спутниковых изображений с использованием искусственных нейросетей;

- развиты и разработаны методы исследования и анализа аномальных процессов и явлений на суше, а также потенциальных источников негативных изменений окружающей среды на основе использования радиолокационных спутниковых данных (метод анализа динамики изменений земной поверхности в районе оползней на основе радарной интерферометрии, радарные поляриметрические и интерферометрические измерений процесса восстановления растительности после аномальных лесных пожаров, метод мониторинга состояния и динамики земной поверхности арктических регионов на основе комплексного использования различных параметров радарного сигнала спутникового дистанционного зондирования , метод радарной интерферометрии на основе анализа временных рядов (time series) спутниковых изображений для оценки долговременной динамики подвижек геоблоков и крупных объектов инфраструктуры);

- разработаны метод автоматизированного поиска контуров крон отдельных деревьев и усовершенствованный метод спектрально-текстурной обработки аэрокосмических изображений с целью классификации, оценки структурных параметров и жизненного состояния древостое

- развиты методы дистанционного мониторинга цунами, тайфунов и катастрофических штормов;

- разработан метод мониторинга особенностей подготовки извержений вулканов по спутниковым данным, для раннего выявления активизации вулканической деятельности;

- разработаны методы повышения информативности данных ДЗЗ, получаемых с различных российских и иностранных спутниковых систем для решения задач проекта, с использованием алгоритмов машинного обучения и искусственного интеллекта

2) Проведены экспериментальные исследования второй очереди, в том числе:

2.1 Экспериментальные исследования аномальных процессов и явлений в океане, а именно:

- комплексные исследования по космическим данным экологических происшествий, связанных с вредоносным цветением водорослей;

- исследования из космоса интенсивных естественных и антропогенных загрязнений водной среды углеводородами;

- исследования антропогенных воздействий на прибрежные акватории, вызванных глубинными стоками;

- исследования трассы СМП и прилегающих к ней морей;

- исследования катастрофических штормов;

- натурные эксперименты первой серии по дистанционному исследованию веществ, имитирующих загрязнения водной поверхности с использованием радиофизического аппаратурного комплекса, по исследованию проявлений океанических процессов (внутренних волн, течений, апвеллингов) в сигналах радиолокационных и оптических систем наблюдений.

2.2 Экспериментальные исследования аномальных процессов и явлений в атмосфере и на суше, а именно:

- исследования многолетних пространственно-временных характеристик природных пожаров и связанных с ними многолетних аномалий содержания углеродосодержащих газовых примесей и аэрозолей в атмосфере по данным космического мониторинга;

- исследования влияния природных пожаров и антропогенных источников загрязнения на фотохимическую систему, получение оценок дальнего переноса продуктов горения лесов в атмосфере Северной Евразии при различных типах синоптических ситуаций и метеорологических режимов с использованием спутниковых данных;

- исследования крупномасштабных аномалий погоды в средних широтах с использованием спутниковых данных, исследование связи паттернов аномальной погоды в нижней атмосфере с пространственно-временной динамикой мезосферы – нижней термосферы;

- распознавание мощных конвективных структур на основе данных ДЗЗ, исследования опасных ветровых явлений в нижней атмосфере с использованием данных спутникового зондирования;

- исследования пространственно-временных изменений концентраций диоксида серы и аэрозольного индекса в процессе вулканической активности для мониторинга распространения пепловых выбросов на основе анализа данных ДЗЗ;

- комплексные дистанционные исследования аномальных состояний растительности (последствия пожаров и др.) с использованием оптико-микроволновые измерений; исследования динамики земной поверхности в районе оползня на р. Бурея на основе методов радиолокационной интерферометрии и поляриметрии, исследования поверхности осушенной части резервуара-хранилища токсичных отходов (шлам-лигнин) Байкальского ЦБК по данным радиолокационных интерферометрических измерений, исследования состояния и динамики земной поверхности арктических регионов на основе комплексного использования различных методов радиолокации;

- исследования некоторых импактных районов Арктики и прилегающих к ним территорий, тестовая обработка аэрокосмических изображений для классификации, оценки структурных параметров и жизненного состояния древостоев;

2.3 Обработка данных при обучении и тестировании методов и алгоритмов машинного обучения и искусственного интеллекта, разрабатываемых для повышения информативности спутниковых данных при космическом мониторинге аномальных процессов и явлений, оценка оперативных возможностей российских и зарубежных систем гиперспектрального зондирования, исследования качества и применимости данных спутниковых спектрометров, детектирующих состояние атмосферы.

3) разработаны научные подходы к решению задачи выявления и мониторинга состояния природных и антропогенных источников аномальных процессов в океане, на суше и в атмосфере по аэрокосмическим данным, в том числе:

- научный подход к классификации нефтегазопроявлений различных типов, зарегистрированных на морской поверхности по космическим оптическим и радиолокационным данным;

- научный подход к решению задач выявления и систематизации антропогенных источников негативных изменений окружающей среды на основе данных тепловой космической съемки;

- комплексный подход, основанного на методах машинного обучения и искусственного интеллекта, для повышения информативности спутниковых данных при космическом мониторинге импактных районах Арктики.

4) проведено моделирование аномальных процессов и явлений в океане и атмосфере, а именно:

- лабораторное моделирование (первая серия) в круговом ветроволновом бассейне (КВВБ) физических механизмов изменчивости ветрового волнения под действием внутренних волн и переменных течений, включая исследование особенностей модуляции нелинейных поверхностных волн;

- моделирование взаимодействия аномальных ветровых волн с более низкочастотными морскими волновыми процессами на море переменной глубины;

- построены теоретические модели процессов обрушения гребней волн и генерации брызг при сильных ветрах;

- осуществлена валидация модельных расчетов трендов состава атмосферы с использованием модели ХТМ Geos-Chem (полей концентраций и общего содержания NOx, CO, CH4, O3);

- построен многопараметрический оператор для восстановления пространственных спектров морского волнения и аномалий морской поверхности по аэрокосмическим изображениям на основе численного моделирования физических процессов, участвующих в формировании полей яркости, регистрируемых аппаратурой ДЗЗ.

1. Bondur V.G., Gordo K.A., Voronova O.S., Zima A.L. Satellite monitoring of anomalous wildfires in Australia // Front. Earth Sci. 2021. 8: 617252. DOI: 10.3389/feart.2020.617252.

2. Bondur, V.; Murynin, A.The Approach for Studying Variability of SeaWave Spectra in aWide Range of Wavelengths from High-Resolution Satellite Optical Imagery. J. Mar. Sci. Eng. 2021, 9, 823. https://doi.org/10.3390/jmse9080823

3. Bondur, V.; Chimitdorzhiev, T.; Dmitriev, A.; Dagurov, P. Fusion of SAR Interferometry and Polarimetry Methods for Landslide Reactivation Study, the Bureya River (Russia) Event Case Study. Remote Sens. 2021, 13, 5136. https://doi.org/10.3390/rs13245136

4. Bondur, V.; Zamshin, V.; Chvertkova, O.; Matrosova, E.; Khodaeva, V. Detection and Analysis of the Causes of Intensive Harmful Algal Bloom in Kamchatka Based on Satellite Data. J. Mar. Sci. Eng. 2021, 9, 1092. https://doi.org/10.3390/jmse9101092

5. Dolgikh, G.I.; Budrin, S.S. Method of Studying Modulation Effects ofWind and Swell Waves on Tidal and Seiche Oscillations. J. Mar. Sci. Eng. 2021, 9, 926. https:// doi.org/10.3390/jmse9090926

6. Dolgikh, G.I.; Chupin, V.A.; Gusev, E.S.; Timoshina, G.A. Cyclonic Process of the “Voice of the Sea” Microseism Generation and Its Remote Monitoring. Remote Sens. 2021, 13, 3452. https://doi.org/10.3390/rs13173452

7. Dolgikh, G.; Dolgikh, S. Deformation Anomalies Accompanying Tsunami Origination. J. Mar. Sci. Eng. 2021, 9, 1144. https://doi.org/10.3390/jmse9101144

8. Kulikov M.Yu., Belikovich M.V., Feigin A.M., The 2-day photochemical oscillations in the mesopause region: the first experimental evidence? // Geophysical Research Letters, 48, e2021GL092795, 2021. https://doi.org/10.1029/2021GL092795)

9. Ermakov S.A., Sergievskaya I.A., Dobrokhotov V.A., Lazareva T.N. Wave Tank Study of Steep Gravity-Capillary Waves and Their Role in Ka-Band Radar Backscatter // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, pp 1-12; doi:10.1109/tgrs.2021.3086627

10. Moiseenko, K. B., Vasileva, A. V., Skorokhod, A. I., Belikov, I. B., Repin, A. Yu., & Shtabkin, Yu. A. (2021). Regional impact of ozone precursor emissions on NOX and O3 levels at ZOTTO Tall Tower in central Siberia. Earth and Space Science, 8, e2021EA001762. https://doi.org/10.1029/2021EA001762

11. Mokhov I.I., Sitnov S.A., Tsidilina M.N., Voronova O.S. Relation between Pyrogenic NO2 Emissions from Wildfires in Russia and Atmospheric Blocking Events // Atmospheric and Oceanic Optics, 2021, Vol. 34, No. 5, pp. 503–506. DOI: 10.1134/S1024856021050146

Русская версия: Мохов И. И., Ситнов С. А., Цидилина М. Н., Воронова О. С. Связь пирогенных эмиссий NO2 при лесных пожарах на территории России с атмосферными блокированиями // Оптика атмосферы и океана. 2021. Т. 34. № 06. С. 395–399. DOI: 10.15372/AOO20210601.

12. Shikhov, A.; Chernokulsky, A.; Kalinin, N.; Bykov, A.; Pischalnikova, E. Climatology and Formation Environments of Severe ConvectiveWindstorms and Tornadoes in the Perm Region (Russia) in 1984–2020. Atmosphere 2021, 12, 1407. https://doi.org/10.3390/atmos12111407

13. Cheliotis I., Dieudonné E., Delbarre H., Sokolov A., Dmitriev E., Augustin P., Fourmentin M. Ravetta F. & Pelon, J. Properties of coherent structures over Paris: a study based on an automated classification method for Doppler lidar observations // Journal of Applied Meteorology and Climatology.2021. https://doi.org/10.1175/JAMC-D-21-0014.1

14. Matveeva T.A., Semenov V.A. Regional features of the Arctic sea ice changes in 2000-2019 versus 1979-1999 periods // Advances in Climate Change Research (в печати)

- Модуль формирования нормализованных мозаик из стандартизованных временных рядов данных дистанционного зондирования Земли (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021669860 от 03.12.2021 г.) – автор Замшин В.В.

- Модуль формирования стандартизованных регулярных временных рядов данных дистанционного зондирования Земли (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021680339 от 09.12.2021 г.) – автор Замшин В.В.

- Модуль обработки данных дистанционного зондирования для выявления и оценки площадей выгоревших территорий (Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2021680261 от 08.12.2021 г.) – авторы Воронова О.С., Гордо К.А.