ИСТИНА

Основной задачей комплексной экспедиции 2014 года было получение новых экспериментальных данных для выполнения инициативных проектов РФФИ по исследованию особенностей ионосферных, атмосферных, гидрологических, сейсмических и геомагнитных процессов, их взаимосвязи и взаимодействий при различных геофизических условиях на текущей фазе солнечного максимума, характеризующейся аномально низкой гелиогеомагнитной активностью. Задачей экспедиционных работ по регистрации радиосигналов низко- и высокоорбитальных навигационных спутников было получение новых данных для выполнения инициативных проектов РФФИ по изучению структуры и динамики ионосферы при различных условиях на текущей фазе солнечной активности, исследованию перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ), их связи с порождающими процессами, включая искусственные воздействия на ионосферу нагревным стендом СУРА, а также динамику и взаимодействия ПИВ с разнообразными ионосферными структурами. Одной из задач экспедиции было измерения сигналов геостационарных спутников для исследования возможности их будущего применения для ионосферного мониторинга. Основной задачей экспедиционных работ 2014 г. по исследованию геомагнитного поля и сейсмичности было получение новых экспериментальных данных для выявление связи вариаций геомагнитного поля на Кисловодской высокогорной научной станции ИФА РАН с сейсмическими событиями, эпицентры которых находятся на расстояниях до 1000 км от станции с целью изучения взаимосвязи процессов, происходящих в земной коре и ионосфере Земли. В ходе экспедиционных работ по исследованию процессов массообмена в системах стратифицированных течений планировалось провести измерения распределений параметров течений и состава воды при выполнении новой программы исследований течений в Волховской губе оз. Ладожского и их влияния на распределения взвешенных и растворенных примесей. Другой задачей гидрофизических измерений было выявление механизмов распространения примесей с учетом пространственно-временных изменений структур стратифицированных течений.

В ряде постоянных и временных пунктов на территории России получены данные регистрации сигналов навигационных спутников. Измерения проводились как в непрерывном круглогодичном режиме, так и в течение выбранных интервалов времени. Получены необходимые новые данные для исследования особенностей структуры ионосферы в период максимума 24-го солнечного цикла, отмеченного на настоящий момент аномально низкой активностью по сравнению с предыдущими циклами. Измерения сигналов низкоорбитальных навигационных спутников (высота круговой околополярной орбиты порядка 1000 км, период обращения около 105--110 минут) проведены в пп. Москва, Московская область (Звенигород), Карелии (Петрозаводск), Ростов, Кисловодск, Нижегородская область. Непрерывные измерения проводятся также в Мурманской области и на Шпицбергене. Радиосигналы, излучаемые спутниками на частотах 150 и 400 МГЦ, регистрируются наземной цепочкой специализированных приемников, расположенных вдоль проекции нисходящего (с севера на юг) витка орбиты спутников. Расстояния между приемными пунктами (несколько сотен километров и более) позволяют восстановить структуру распределения электронной плотности в вертикальном сечении ионосферы над приемной цепочкой во всем исследуемом секторе широт от околополярных областей до средних и низких широт. В ходе радиотомографических экспедиционных измерений 2014 года выполнены измерения в пп. Москва, Кисловодск, Петрозаводск, Ростов, а также в трех пунктах Нижегородской области (Галибиха, Сеченово и Васильсурск). В среднем, на каждом пункте в сутки зарегистрировано от трех спутниковых пролетов по выбранной маске (угол возвышения спутника в точке кульминации от 40 градусов, нисходящие витки орбиты). Проведена систематизация данных, выполнена предобработка (рассчитаны амплитуды и фазы зарегистрированных сигналов, рассчитаны спутниковые орбиты), проведен предварительный контроль и анализ качества данных, отобраны наиболее подходящие (с точки зрения благоприятной геометрии пролетов и качества первичных данных) сеансы для проведения РТ реконструкции структуры ионосферы. Выполнены серии РТ реконструкций. Радиотомографические измерения выполнены во время эксперимента по разогреву ионосферы мощным КВ излучением установки СУРА (ФГНУ НИРФИ) в Нижегородской области. Координаты стенда:  = 56.15 с. ш.;  = 46.1в. д.; наклонение геомагнитного поля I = 71). Измерения радиосигналов низкоорбитальных и высокоорбитальных спутников в пп. Галибиха, Сеченово и Васильсурск проводилась шестью РТ приемниками в марте, сентябре и октябре 2014 г. Эти данные позволили исследовать особенности распределения электронной плотности во время эксперимента и выявить предположительный ионосферный отклик на нагрев. Помимо измерений сигналов низкоорбитальных спутников, в ходе экспедиционных работ 2014 г. в пп. Москва и на г. Шаджатмаз (Кисловодск, высокогорная станция ИФА РАН) проведены измерения сигналов высокоорбитальных спутников (GPS и ГЛОНАСС). В г. Москве выполнены измерения сигналов геостационарных спутников SBAS. Проведены измерения сигналов высокоорбитальных спутников во время нагревных экспериментов в Нижегородской области. Длительность этих измерений на различных пунктах составляет от недели (во время нагревных экспериментов в Нижегородской области) до года (в п. Москва). Проведена систематизация данных, полученных во всех пунктах регистрации, выполнена предварительная обработка, выборочная обработка и анализ полученных результатов. Во время экспедиции 2014 года по исследованию взаимосвязи геомагнитных вариаций с сейсмическими процессами записаны данные вариаций геомагнитного поля примерно за 9 месяцев: с 25 декабря 2013 года по 5 октября 2014 года. В этот период пропуски в регистрации данных имели общую продолжительность не более 12 дней. Пропуски были обусловлены переписыванием данных с внутренней памяти на внешний носитель, а также техническими причинами, связанными с перебоем в электроснабжении. С целью оценки вклада аномального магнитного поля, обусловленного намагниченностью пород, в вариации магнитного поля в точке наблюдения в конце июля - начале августа 2014 года была проведена съемка величины и градиента магнитного поля по двум профилям общей протяженностью 3 км на территории около базы ИФА РАН и обсерватории ГАИШ МГУ. Выявлена магнитная аномалия, не связанная с рельефом местности. Проведен анализ связи вариаций геомагнитного поля, записанных в экспедиции 2013 года, с пятью сейсмическими событиями в Кавказском регионе с магнитудой от 4,6 до 5.3 по данным USGS National Earthquake Information Center. 27.03 и 28.05. 2013 года на территории России на расстоянии около 90 км от точки наблюдения произошли два землетрясения магнитудой 5.1, еще два землетрясения магнитудой 4,6 и 4,7 на территории Грузии, на расстоянии 120 км от места расположения магнитометра. Заслуживает внимание еще одно землетрясение магнитудой 5,3 с эпицентром на расстоянии 320 км от точки наблюдения. Проведена также предварительная обработка данных наблюдения с 25 декабря 2013 года по 29 июля 2014 года. За этот период в Кавказском регионе произошло 4 землетрясения с магнитудой от 4.0 до 4.8, эпицентры которых находились на территории России на расстоянии менее 200 км от точки наблюдения. Во время землетрясения 29.06.2014 магнитудой 5.2 запись данных вариаций отсутствует по причине сбоя в электроснабжении. Предварительный анализ данных вариаций геомагнитного поля, записанных в 2013 году и первой половине 2014 года, подтверждает выявленную нами ранее особенность изменения суточной вариации геомагнитного поля, заключающуюся в росте положительной вариации относительно ночного уровня перед сейсмическими событиями с магнитудой более 4.8, эпицентры которых находились на расстоянии менее 150 км. В августе 2014 г. выполнены гидрофизические исследования структур полей скорости течения, температуры воды, концентраций взвеси и растворенных солей на Рыбинском водохранилище (15.08-21.08) и Плещеевом озере (22.08-26.08). На водохранилище работы велись экспедицией физического факультета МГУ с борта НИС «Академик Топчиев» ИБВВ РАН. На озере – с гидрологического катера. Комплекс аппаратуры, применявшийся в экспедиции, включал следующие приборы. 1. Мультипараметрический зонд RCM 9 LW (Aanderaa Instruments) с допплеровским регистратором вектора скорости течения, датчиками температуры, электропроводности воды, концентраций кислорода и взвеси. Зонд использовался на плановой съемке, разрезе и срочной станции для одновременного получения профилей указанных выше характеристик с дискретностью по вертикали 1 м. 2. Многопараметрический измеритель зонд YSI 600OMS (YSI Incorporated) c датчиками температуры, электропроводности и мутности воды. Дискретность профильных измерений 0,1 м. Отбирались пробы воды для их последующих анализов (гидрохимического и весового). Одновременно с зондированиями всей толщи воды на разрезах проводились постоянные измерения метеорологических параметров. На Рыбинском водохранилище было выполнено 35 комплексных зондирований с одновременной регистрацией вертикальных распределений параметров течений и состава воды на продольных разрезах и на срочной станции. Наряду с детальными регистрациями на разрезах на Шекснинском плесе выполнены рекогносцировочные съемки на Мологском, Главном и Волжском плесах (в общей сложности – 8 вертикалей), а также проведена серия последовательных зондирований длительностью 18 часов на Волжском плесе (18 вертикалей). На Плещеевом озере проведены съемки, включавшие 20 вертикалей на продольном и двух поперечных разрезах. К важнейшим итогам исследований на Рыбинском водохранилище в августе 2014 г. по результатам, полученным на первом этапе анализа данных, относятся следующие. 1. В период слабой стратификации (разность плотностей вод у поверхности и у дна порядка 2х10-4 г/см3) в условиях, близких к штилевым, обнаружена система стратифицированных течений, включающая плотностной поток и струю над термоклином на продольно-осевом разрезе от устья р. Шексны до Главного плеса. Протяженность разреза – 42 км. Разрез выполнялся дважды 16.08.14 и 17.08.14. Результаты двух съемок в основном согласуются. Скорости течения на разрезе составляли 4-11 см/с в среднем по всей глубине и 4-8 см/с в плотностном потоке. Числа Ричардсона для плотностного потока – 0,2-1,2, а интегральные по все глубине – 2-23. Динамическая скорость: 0,13-0,3 см/с. Толщина придонного потока: 4-10 м. Концентрации взвеси и растворенных солей, средние по все глубине составляли соответственно 4-9 мг/л и 164-173 мг/л. 2. Зарегистрирован спад концентрации взвеси на разрезе примерно на 50% от значения в начальном створе. 3. Продольное распределение концентрации взвеси, средней по всей глубине, согласуется с полученным по проекту теоретическим продольным распределением, главные параметры которого – глубина, средняя по глубине скорость течения, гидравлическая крупность взвеси и динамическая скорость. 4. Вертикальные распределения концентрации взвешенных частиц характеризуются спадом с высотой в плотностном потоке, а над ним – максимумами, подобными струйным пикам на профилях скорости течения. 5. Измеренные профили скорости течения, концентраций взвеси и растворенных солей в целом согласуются с теоретическими, построенными по математической модели течения и переноса примесей, разработанной по проекту. К важнейшим итогам исследований на Плещеевом озере в августе 2014 г. по результатам, полученным на первом этапе анализа данных, относятся следующие. 1. Зарегистрированы течения, вызванные влиянием внутренних волн сейшевой природы. Теоретическое описание этих течений по модели Прандтля с использованием суперпозиции трех мод внутренней волны неплохо подтверждается данными, полученными в экспедиции. Фазовая скорость этих волн – 0,1-0,3м/с. Средний период – 5,5 ч. Длина волны низшей моды – 6 км. Скорости волновых течений по модулю составляют 2-6 см/с, а их вертикальные размеры, соответствующие вертикальной длине волны – 6-10 м. 2. Вертикальные распределения минерализации в озере отличаются от полученных в водохранилище значительно более широким диапазоном изменения с глубиной: от 250 мг/л в верхнем квазиоднородном слое до 360 мг/л у дна. Соответствующий диапазон температур воды – от 21С в верхнем квазиоднородном слое до 8,5С у дна. Теоретические профили минерализации по модели, разработанной по проекту, в основном согласуются с измеренными распределениями. В ходе экспедиционных работ в августе 2014 г. расширена база данных о системах стратифицированных течений и распространении примесей в зонах их действия. Обогащенная новыми результатами база данных дает возможность проверки имеющихся и разработки новых методов математического моделирования систем течений и переноса примесей в них.