Estimation of the influence of cloudiness on the Earth observation from space through a gap in a cloudy field

For atmospheric correction of satellite images, the problem is formulated to estimate the distance from a cloud at which its influence on the satellite image of the Earth surface can be neglected. The Monte Carlo method of conjugate trajectories is used. The gap radius in the field of continuous cloudiness at which the influence of the cloudy medium on the received signal intensity does not exceed 10 % is obtained. It is revealed that for the Lambert law of radiation reflection from the Earth surface, the curve of the dependence of the received signal intensity on the gap radius has a maximum caused by the opposite influence of light scattering by the cloudy medium and radiation reflection by the surface (adjacency effect). To further generalize the examined problem to a stochastic cloud field, the method of direct simulation of photon trajectories in a stochastic medium is compared with G. A. Titov’s method of closed equations in the gap vicinity. A comparison is carried out with the model of the stochastic medium in the form of a cloud field of constant geometric thickness consisting of rectangular clouds whose boundaries are determined by the stationary Poisson flow of points. It is demonstrated that results of calculations can differ at most by 20‒30 %; however, in some cases (for some sets of initial data), the difference for the entire region of cloud cover indices is within 7 %. © (2015) COPYRIGHT Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE). Downloading of the abstract is permitted for personal use only

Using satellite radiometric and ground based lidar measurements for detection of cirrus clouds, containing ensembles of preferred oriented ice particles

In this paper present an example of joint analysis of the data of high-level cloud sensing with a ground based polarization lidar of Tomsk State University and satellite radiometer MODIS

Regression mathematical modeling of the population of mouse-like rodents, hosts of blood-sucking arthropods in the Non-Black Earth Zone by the example of the Kaluga Region

The purpose of the research is a regression mathematical modeling of the population of small mammals, hosts of ixodid ticks in the Kaluga Region, which allows assessing the likelihood of zoonotic and vector-borne diseases.Materials and methods. For 10 years (from 2009 to 2019), a 2k multifactorial experiment was performed in the field by the method of V. V. Kalmykov (2016). The study object was mouse-like rodents that are the most common in the Kaluga Region. Rodents were counted by standard methods using techniques of V. N. Shnitnikov (1929), P. B. Yurgenson (1934) and A. N. Formozov (1937). The generally accepted steel spring traps were used. Animals were counted throughout all habitats.Results and discussion. Regression mathematical models of the mouse-like rodent population were obtained depending on the average monthly temperature, precipitation and atmospheric pressure for the year in the Non-Black Earth Zone by the example of the Kaluga Region. The specific nature of the obtained analytical model is that the greatest influence on the population of small mammals is made by the interaction effect of two factors, temperature and atmospheric pressure. Their impact is more significant than the influence of each of the three study factors separately, in particular, it is stronger than the only influence of temperature by 1.02, the only impact of precipitation by 2.58, and the only impact of atmospheric pressure by 2.72. The analytic mathematical model allows us to calculate, without significant material or time costs, populations of mouse-like rodents not only in the Kaluga Region, but also in regions with similar climate conditions

Распространение эндопаразитов у мелкого рогатого скота в условиях частных ферм

The purpose of the research is studying the spread of endoparasites of sheep and goats in conditions of private farms. Materials and methods. The studies were carried out in December 2019 in the conditions of private farms in the Kaluga and Tver Regions. The study subjects were sheep and goats of various sex and age groups (adult females and males aged 2–3 years and young animals aged up to 6 months). The material was feces taken from the animals’ rectum. Total 45 samples of feces from sheep and goats from a private farm in the Kaluga Region and 30 samples from sheep from a farm in the Tver Region were collected and studied. Studies for helminth eggs in feces were carried out using the flotation nethod according to the Kotelnikov-Khrenov and the Shcherbovich-Shilnikov method to detect larvae at pulmonary nematodosis. Results and discussion. As a result of coproovoscopic research methods, we found that intestinal parasites in farm in the Kaluga Region were represented by three genera of nematodes - Trichostrongylus, Nematodirus and Capillaria, as well as Protozoa of the genus Eimeria. Eggs of nematodes from the genus Trichostrongylus and Protozoa from the genus Eimeria were found in feces of sheep from the farm in the Tver Region. The infection rate with intestinal parasites in sheep and goats from two farms were similar. Pathogens from the genus Trichostrongylus prevailed, which was obviously associated with similar conditions for keeping and feeding small cattle on both farms. According to the results of fecal studies, the dominant parasitosis in animals from both farms were gastrointestinal strongylatosis. Цель исследований: изучение распространения эндопаразитов у овец и коз в условиях частных ферм.Материалы и методы. Исследования проводили в декабре 2019 г. в условиях частных ферм Калужской и Тверской областей. Объектами исследований были овцы и козы различных половозрастных групп (взрослые самки и самцы в возрасте 2–3-х лет и молодняк до 6 мес.). Материалом служили фекалии, отобранные из прямой кишки животных. Всего было собрано и исследовано 45 проб фекалий овец и коз с частной фермы в Калужской области и 30 проб овец с фермы в Тверской области. Исследования на наличие яиц гельминтов в фекалиях проводили методом флотации по Котельникову-Хренову и методом Щербовича-Шильникова для обнаружения личинок при легочных нематодозах. Результаты и обсуждение. В результате копроовоскопических методов исследований нами было установлено, что кишечные паразиты на ферме в Калужской области представлены тремя родами нематод – Trichostrongylus, Nematodirus и Capillaria, а также простейшими из рода Eimeria. В фекалиях овец с фермы в Тверской области были обнаружены яйца нематод из рода Trichostrongylus и простейшие из рода Eimeria. Зараженность кишечными паразитами овец и коз двух указанных ферм была схожей. Доминирующими являются возбудители из рода Trichostrongylus, что, очевидно, связано с похожими условиями содержания и кормления мелкого рогатого скота на обеих фермах. По результатам проведенных исследований фекалий, доминирующими паразитозами у животных обеих ферм являются желудочно-кишечные стронгилятозы.

ВЕКТОРНАЯ КОМПЕТЕНТНОСТЬ И СПОСОБНОСТЬ НАСЕКОМЫХ – ПЕРЕНОСЧИКОВ ИНФЕКЦИЙ

The most important parameters of infection transmission: vector competence and vector ability of transmitters, elements of genesis of vector-borne diseases and intrabody pathology of insects are briefly described. Emergent occurrence and spread of vector-borne exotic diseases in nonendemic areas can be considered as a precursory warning of pandemic threat caused by infectious agents including pre-viously unknown agents of new areas and ecological zones. Epidemiological sig-nificance of arboviral mosquito-borne infection is being discussed.Кратко охарактеризованы важнейшие параметры трансмиссии - векторная компетентность и векторная способность переносчиков, элементы генеза трансмиссивной инфекции и внутриорганизменной патологии насекомых. Эмерджентное возникновение и распространение трансмиссивных экзотических инфекций на неэндемичных территориях служит пандемическим предвестником прогрессирующей экспансии возбудителями, в том числе ранее неизвестными, новых территорий и экозон. Обсуждается эпидемиологическое значение арбовирусных инфекций насекомых

Оценка погрешности измерений средней высоты снежного покрова на леднике Альдегонда (Шпицберген)

This study introduces an empirical equation allowing to estimate an uncertainty of area-averaged snow depth on the Aldegondabreen Glacier, computed from standard snow surveys and made by an avalanche probe or by similar equipment. The two-decade history of the ongoing mass-balance monitoring program on this glacier shows that the methodology of field work on snow-measuring survey varies somewhat from year to year: the number and location of measurement points change. To identify and quantify long-term trends and variations in snow cover, it is crucial to assess the inter-comparability of the data in the obtained measurement series. The proposed equation was intended to solve this task basing on the collected data only, allowing to estimate the uncertainty even retrospectively. To build this equation, we applied a bootstrap statistical approach to the results of snow surveys carried out in Svalbard in 2015–2021. After interpolating the field measurements, obtained rasters were sampled sequentially with different numbers of points, simulating the real snow survey. The points were initially located in a form of a quasiregular grid and then randomly shifted between the iterations. After a thousand simulations for each number of points, the standard deviations were calculated relative to the “true” values, derived from corresponding rasters. These standard deviations, which we admit to be a random error of the area-averaged snow depth value, expectedly decrease with the number of sampling points and increase with the coefficient of variation ( ). The well-known index indirectly characterizes the irregularity of snow cover. After approximating the bootstrap results, the authors derived an equation that yields a relative error. The equation includes only two predictors which are the probing density per area unit and the , which potentially allows using it for the other glaciers. However, the universality of the empirically obtained coefficients is debatable, since they may vary due toa glacier size, its morphology and other parameters.Предложен метод оценки относительной погрешности средней высоты снежного покрова, получаемой на архипелаге Шпицберген по снегомерным съёмкам. Уравнение для оценки погрешности включает в качестве предикторов плотность промеров на единицу площади и коэффициент вариации высоты снега. Уравнение получено на основе результатов применения статистического метода бутстрэп к набору данных снегомерных съёмок 2015–2021 гг. на леднике Альдегонда

МОДАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ ТЯЖЕЛОГО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО МНОГОЦЕЛЕВОГО СТАНКА С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

The aim of the paper is to reveal and analyze resonance modes of a large-scale milling-drilling-boring machine. The machine has a movable column with vertical slot occupied by a symmetrical carriage with horizontal ram. Static rigidity of the machine is relatively low due to its large dimensions. So it is necessary to assess possible vibration activity. Virtual and operational trials of the machine have been carried out simultaneously. Modeling has been executed with the help of a finite element method (FEM). The FEM-model takes into account not only rigidity of machine structures but also flexibility of bearings, feed drive systems and guides. Modal FEM-analysis has revealed eight resonance modes that embrace the whole machine tool. They form a frequency interval from 12 to 75 Hz which is undesirable for machining. Three closely located resonances (31-37 Hz) are considered as the most dangerous ones. They represent various combinations of three simple motions: vertical oscillations of a carriage, horizontal vibrations of a ram and column torsion. Reliability of FEM- estimations has been proved by in-situ vibration measurements.An effect for stabilization of resonance modes has been detected while making variations in design parameters of the machine tool. For example, a virtual replacement of cast iron for steel in machine structures practically does not have any effect on resonance frequencies. Rigidity increase in some parts (e.g. a ram) has also a small effect on a resonance pattern. On the other hand, resonance stability makes it possible to avoid them while selecting a spindle rotation frequency.It is recommended to set double feed drives for all axes. A pair of vertical screws prevents a “pecking” resonance of the carriage at frequency of 54 Hz. It is necessary to foresee an operation of a main drive of such heavy machine tool in the above resonance interval with the spindle frequency of more than 75 Hz. For this purpose it is necessary to proceed to high-speed machining (HSM).Целью работы является обнаружение и анализ резонансных мод крупногабаритного фрезерно- сверлильно-расточного станка. Станок имеет подвижную стойку с вертикальной прорезью, в которой перемещается симметричная каретка с горизонтальным ползуном. Статическая жесткость машины невелика из-за больших размеров, поэтому нужно оценить виброактивность. Совместно выполнены виртуальные и натурные испытания станка. Моделирование произведено с помощью метода конечных элементов (МКЭ). В МКЭ-модели учтена не только жесткость корпусных деталей, но и податливость подшипников, приводов подач и направляющих. Модальный МКЭ-анализ выявил восемь резонансных мод, охватывающих весь станок. Они образуют нежелательную для обработки область от 12 до 75 Гц. Особую опасность представляют три близко расположенных резонанса - 31-37 Гц. Они являются разными комбинациями трех простых движений: вертикальной осцилляции каретки, горизонтальных колебаний ползуна и закручивания стойки. Достоверность МКЭ-расчета подтверждена натурными измерениями вибраций.Обнаружен эффект стабилизации резонансных мод при вариации конструктивных параметров станка. Например, виртуальная замена чугуна на сталь в корпусных деталях почти не влияет на резонансные частоты. Повышение жесткости отдельных деталей, например ползуна, также слабо воздействует на картину резонансов. С другой стороны, стабильность резонансов позволяет обходить их при выборе частоты вращения шпинделя.Рекомендуется ставить двойные приводы на все оси. Пара вертикальных винтов препятствует «клевковому» резонансу каретки на частоте 54 Гц. В главном приводе такого тяжелого станка нужно предусмотреть работу в зарезонансной области - с частотой шпинделя более 75 Гц. Для этого надо перейти к высокоскоростной обработке (ВСО)

Исследование ледникового стока рек в бассейне залива Грён-фьорд (Западный Шпицберген)

The melting of glaciers in the Arctic archipelagoes provides glacier runoff, which must be considered when assessing river flow. Glacial runoff, as a component of the total river flow, directly affects the thermal and ice conditions of the bays, the productivity and species composition of the marine biota. Also, this process is broadly related to the livelihoods of the Arctic villages. Furthermore, it acts as the important factor for the development of transport and tourism. Melted water of Svalbard glaciers is a significant contribution in total runoff of the local rivers. The issue of this study is to assess this contribution. Grønfjord Bay was selected for assessment because of the fact of regular measurements of water discharge in the river estuaries from June to October. Among 7 rivers flowing into the bay, 6 have glacial runoff. Despite the fact that only small mountain glaciers are common in this area, its melting largely determines the water regime of the rivers. The value of the glacier runoff in Grønfjord Bay was calculated based on an estimation of the glaciers melting by average summer air temperature in 2017 and 2018. Comparison of the amount of glacial and total flow was carried out on the rivers flowing into the Grønfjord Bay.The comparative analysis of the glacial and total river flows size along the 6 rivers of the Grønfjord Bay: Grøndalselva, Grønfjorddalselva, Bretjørna, Aldegonda, Brydebekken, Vasstakelva showed significant differences in the glacier runoff content depending on the area of glaciation in the catchment of rivers. The content of glacial runoff in the total freshwater discharge by rivers into the bay in 2017 and 2018 vary from 20 to 90 %. The largest glacier runoff is observed on the Bretjørna river — 90 %, the Grøndalselva, Brydebekken and Vasstakelva have the smallest glacier runoff — 20 %. The average total glacial runoff of the rivers varied from 41 to 53 % of the total discharge of the rivers of the gulf.Таяние ледников на территории арктических архипелагов обеспечивает ледниковый сток, который необходимо учитывать при оценке речного стока. Целью данной работы является оценка доли ледникового стока в общем стоке рек, впадающих в залив Грён-фьорд. Для расчета количества стока ледников были использованы данные о средней летней температуре воздуха в 2017 и 2018 гг. Сравнение количества ледникового и общего стока было проведено на реках, впадающих в залив Грён-фьорд, где регулярно измеряется расход воды в устьях рек с июня по октябрь. Сравнительный анализ размеров ледниковых и суммарных речных потоков по шести рекам залива Грён-фьорд: Грён, Грён-фьорд, Брехьёрна, Альдегонда, Брюде, Васстак — показал существенные различия в доле ледникового стока в зависимости от площади оледенения в водосборах рек. Доля ледникового стока в общем объеме стока пресной воды реками в залив в 2017 и 2018 гг. колебалась от 20 до 90 %. Средний суммарный ледниковый сток рек колебался от 41 до 53 % от общего стока рек залива

Регрессионное математическое моделирование популяции мышевидных грызунов – хозяев кровососущих членистоногих зоны Нечерноземья на примере Калужской области

The purpose of the research is a regression mathematical modeling of the population of small mammals, hosts of ixodid ticks in the Kaluga Region, which allows assessing the likelihood of zoonotic and vector-borne diseases.Materials and methods. For 10 years (from 2009 to 2019), a 2k multifactorial experiment was performed in the field by the method of V. V. Kalmykov (2016). The study object was mouse-like rodents that are the most common in the Kaluga Region. Rodents were counted by standard methods using techniques of V. N. Shnitnikov (1929), P. B. Yurgenson (1934) and A. N. Formozov (1937). The generally accepted steel spring traps were used. Animals were counted throughout all habitats.Results and discussion. Regression mathematical models of the mouse-like rodent population were obtained depending on the average monthly temperature, precipitation and atmospheric pressure for the year in the Non-Black Earth Zone by the example of the Kaluga Region. The specific nature of the obtained analytical model is that the greatest influence on the population of small mammals is made by the interaction effect of two factors, temperature and atmospheric pressure. Their impact is more significant than the influence of each of the three study factors separately, in particular, it is stronger than the only influence of temperature by 1.02, the only impact of precipitation by 2.58, and the only impact of atmospheric pressure by 2.72. The analytic mathematical model allows us to calculate, without significant material or time costs, populations of mouse-like rodents not only in the Kaluga Region, but also in regions with similar climate conditions.Цель исследований – провести регрессионное математическое моделирование популяции мелких млекопитающих – прокормителей иксодовых клещей Калужской области, позволяющее оценить вероятность вспышек зоонозных, трансмиссивных болезней.Материалы и методы. На протяжении 10 лет (с 2009 по 2019 гг.) проводили многофакторный эксперимент типа 2к в полевых условиях по методике В. В. Калмыкова (2016). Объектом исследования были мышевидные грызуны, наиболее распространенные на территории Калужского региона. Учет численности грызунов проводили стандартными методами с использованием техник В. Н. Шнитникова (1929), П. Б. Юргенсона (1934) и А. Н. Формозова (1937). Использовали общепринятые ловушки Геро. Животных учитывали на всей территории области всех стаций обитаний.Результаты и обсуждение. Получены регрессионные математические модели количества популяции мышевидных грызунов в зависимости от среднемесячных показателей температуры, уровня осадков и атмосферного давления за год в зоне Нечерноземья на примере Калужской области. Особенность полученной аналитической модели заключается в том, что наибольшее влияние на популяцию мелких млекопитающих оказывает эффект взаимодействия двух факторов: температуры и атмосферного давления. Сила его влияния значительнее, чем влияние каждого из трех исследуемых факторов в отдельности, в частности, сильнее, чем степень влияния одной температуры в 1,02 раза, чем сила влияния одного фактора количества осадков в 2,58 раз, чем сила влияния одного атмосферного давления в 2,72 раз. Расчетная математическая модель дает возможность без существенных материальных, временных затрат рассчитывать численность популяций мышевидных грызунов не только на территории Калужской области, но и в регионах с похожими условиями климата