Представлен анализ особенностей нелинейного взаимодействия мощных фемтосекундных лазерных импульсов с молекулярной атмосферой, связанных с комбинированным действием "элементарных" нелинейных эффектов, таких как многофотонная или туннельная ионизация молекул, керровская нелинейность, нелинейное резонансное поглощение газовыми компонентами атмосферы. Основное внимание уделено возможным механизмам нелинейных эффектов наинизших порядков, влияющих на распространение фемтосекундных лазерных импульсов на атмосферных трассах.