Доклад А. Д. Гвишиани на заседании бюро ОНЗ РАН

Ссылка: Информация 140116(2014), Вестник ОНЗ РАН, 6, url: http://onznews.wdcb.ru/news14/info_140116.html
^ Главная страница

Директор Геофизического центра академик А. Д. Гвишиани выступил на декабрьском заседании бюро ОНЗ РАН с докладом "Геомагнитные обсерватории России: система сбора и обработки данных по магнитному полю Земли".

В начале доклада А. Д. Гвишиани рассказал о системе геомагнитных наблюдений ИНТЕРМАГНЕТ. Это глобальная система, представляющая собой сеть обсерваторий высшего стандарта качества, которые дают исчерпывающую информацию о магнитном поле Земли в той точке поверхности, где они находятся (абсолютные значения МПЗ).

На сегодняшний день существуют порядка 120 обсерваторий, расположенных в разных странах мира. Больше всего обсерваторий находится в США (14). В Канаде десять обсерваторий, в России восемь, во Франции шесть, в Китае пять. Обсерватории есть также в Великобритании, Германии, Индии, Японии, ЮАР, Италии и Бразилии.

А. Д. Гвишиани подчеркнул, что национальные центры ИНТЕРМАГНЕТ расположены в четырех странах — США, Франции, Великобритании и Японии. Это центры сбора и обработки данных, которые формируют окончательные магнитограммы. ИНТЕРМАГНЕТ имеет свои международные центры — т.н. GINs (Geomagnetic Information Node) в городах: Голден (Колорадо), Оттава, Париж, Эдинбург, Киото.

К сожалению, отметил докладчик, страны БРИКС пока не имеют своих национальных центров. Начиная с 2010 г. ГЦ последовательно реализует проект создания российского центра. В настоящее время работа выполнена на 80%. Для этого специалисты ГЦ проходили стажировку в Голдене и сотрудничают с французскими коллегами.

Наша страна расположена ближе к магнитному полюсу, чем Америка, и в три раза превосходит ее по площади. Значит, полагает А. Д. Гвишиани, в России должно быть порядка 30 магнитных обсерваторий (сейчас их восемь). Желательно, чтобы они были расположены в северных районах. Но это малообитаемые зоны, что и создает большую проблему для исследователей.

Сеть российских обсерваторий необходимо расширять. Первыми были обсерватории в Новосибирске, Иркутске, лаборатория "Арти" (Институт геофизики УрО РАН) в Свердловской области и обсерватория Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта в поселке Борок. Впоследствии в этот список были включены обсерватории в Якутске, Хабаровске, Магадане и на Камчатке.

Все эти лаборатории принадлежат региональным институтам, с которыми ГЦ заключил соглашения об их совместном развитии.

А. Д. Гвишиани подробно рассказал о некоторых из вышеупомянутых обсерваторий. Наилучшим образом оснащена обсерватория "Арти", одна из самых старых — ряды магнитных наблюдений ведутся там с позапрошлого века. Она расположена в очень живописном месте, вдали от шума городов. Вторая выдающаяся обсерватория находится в научном поселке Борок. Ученые ГЦ внесли наиболее активный вклад в доведении ее до уровня сети ИНТЕРМАГНЕТ и в развитие ее геомагнитных наблюдений. Большую роль здесь, подчеркнул докладчик, сыграли и французские коллеги.

Все восемь российских лабораторий соответствуют требованию ИНТЕРМАГНЕТ о том, чтобы магнитограммы регистрировались с шагом в минуту. А все обсерватории во Франции и половина обсерваторий в США производят магнитограммы с шагом в секунду. Этим и интересна обсерватория "Борок" — в ней в настоящее время при активном участии специалистов ГЦ происходит процесс перехода на секундные наблюдения.

А. Д. Гвишиани подчеркнул, что ИФЗ им. О. Ю. Шмидта вносит исключительный вклад в этот проект. Академик А. О. Глико, в бытность его директором института, являлся вдохновителем и соратником ученых ГЦ. Благодаря его участию и инициативе Академия наук закупила пять комплектов новейшего магнитного оборудования, которые были размещены на ряде обсерваторий. Значительный вклад в развитие обсерватории "Борок" вносят и нынешний директор ИФЗ С. А. Тихоцкий, и зам. директора обсерватории С. В. Анисимов.

Специалисты ГЦ активно развивают все обсерватории стандарта ИНТЕРМАГНЕТ в России. Некоторые из них строятся, на других размещается оборудование, обеспечивающее их бесперебойное функционирование. А. Д. Гвишиани перечислил обсерватории, которые должны быть введены в строй в течение 2014–2015 гг. Это совместная с Санкт-Петербургским филиалом ИЗМИРАН обсерватория "Санкт Петербург" (Красное озеро, Ленинградская область), обсерватория "Климовское" (Архангельская область), "Сабетта" (п-ов Ямал), совместная с Росгидрометом обсерватория "Бор" (Красноярский край), обсерватории "Нор" (Норильск), "CPS" (Мыс Шмидта на Чукотке). Наряду с решением научных задач, приходится решать и инженерные, и даже бытовые вопросы обустройства обсерваторий.

По мнению А. Д. Гвишиани, главная слабость наших обсерваторий заключается в том, что они производят "сырые", предварительные, необработанные данные. А следовало бы собирать данные в национальном центре, обрабатывать их и передавать. В этом направлении уже достигнут определенный прогресс. Некоторые ученые ГЦ прошли стажировки в международных центрах и научились правильно обращаться с данными, которые будут обрабатываться в полуавтоматическом режиме. Они разработали систему, которая обрабатывает данные всей сети ИНТЕРМАГНЕТ, что имеет не только научное, но и политическое, и даже военное значение. Специалисты центра теперь должны построить свою работу так, чтобы сами обсерватории поняли, что им достаточно отправить данные в Москву. ГЦ готов выполнить эту задачу.

А. Д. Гвишиани подробно рассказал, как происходит работа геомагнитного центра ГЦ. Каждая обсерватория посылает данные по сети Интернет на свой компьютер, находящийся в здании центра. Данные отображаются на экране, был создан интерактивный веб-сайт, на котором пользователь может получить все необходимые данные и совершать много операций с магнитограммами.

Восемь российских обсерваторий ИНТЕРМАГНЕТ входят в российско-украинскую сеть геомагнитных обсерваторий. Все обсерватории передают данные в режиме реального времени в ГЦ, в котором находится российско-украинский центр данных. Три обсерватории — Одесса, Львов и Киев пользуются всеми сервисами нашего центра. Докладчик обратил внимание аудитории на тот факт, что в ИНТЕРМАГНЕТ никто никому не платит никаких взносов, данные находятся в свободном доступе, и все центры функционируют за счет стран-участниц.

Докладчик упомянул и еще об одном важном факте — во всех геомагнитных центрах мира данные хранятся в виде линейных файлов по дням, что затрудняет процесс операций с ними. Метод обработки магнитограмм путем применения специальных алгоритмов, разработанных в ГЦ, позволяет перевести данные в такой формат, который позволяет осуществлять мониторинг технических ошибок в масштабе всей сети ИНТЕРМАГНЕТ.

Для обработки магнитограмм применяются методы искусственного интеллекта — на магнитограмме в каждый момент времени строится некий функционал, имеющий отношение к нечеткому множеству, и отвечающий за отражение магнитной активности в данный момент времени. Он подобен магнитным индексам, но разница в том, что он вычисляется мгновенно, без задержек во времени. Таков вклад методов геоинформатики в решение проблем исследования явлений геомагнетизма.

А. Д. Гвишиани напомнил аудитории о классической, основополагающей задаче геомагнетизма — разделении поля на три слагаемых. Магнитное поле Земли состоит из главного магнитного поля, которое в нормальных условиях составляет 99% всего магнитного поля, литосферного поля (размер его очень мал, 0,5 %, оно резко возрастает в местах магнитных аномалий), и внешнего поля, которое производится метрическими токами в ионосфере и магнитосфере.

Великие ученые Эдмунд Галлей и Карл Фридрих Гаусс многое сделали для изучения классического магнитного поля Земли. А во время Международного геофизического года фактически возникла новая наука — геоинформатика, которая собирает всю информацию с магнитных станций и обсерваторий, а в наше время и с искусственных спутников Земли. Никола Тесла внес огромный вклад в эту науку. Начиная с 50-х годов ХХ века классиками в данной области стали Сидни Чепмен, В. А. Троицкая, Я. И. Фельдштейн и еще целый ряд российских и иностранных исследователей.

В исследованиях МПЗ неоценимую роль играют геомагнитные спутники. Сейчас мы имеем уникальную ситуацию — в космосе находятся три геомагнитных спутника под общим названием SWARM. Это низколетящие спутники (высота орбиты 450–500 км). Спутники были запущены Европейским космическим агентством 28 января 2013 г. с помощью российской ракеты с космодрома Плесецк. Время их функционирования разбивается на два периода. Сравниваются данные, переданные со спутника, и данные, зафиксированные обсерваторией в то время, когда спутник пролетает над ней. Все данные спутников будут поступать в ГЦ для их последующей обработки.

Докладчик счел необходимым упомянуть о важной разработке ГЦ — уникальной публикации. Впервые в истории был создан Атлас магнитного поля Земли, включающий современные карты геомагнитного поля Земли и исторические карты. Работа по подготовке Атласа осуществлялась в сотрудничестве с Институтом прикладной геофизики имени академика Е. К. Федорова (ИПГ), Росгидрометом и Британской геологической службой.

В заключение А. Д. Гвишиани сделал следующие выводы: прежде всего, магнитные обсерватории отделений наук о Земле и физических наук РАН следует интегрировать воедино. Инструментом для этого может служить создание ассоциации научных институтов, осуществляющих магнитные наблюдения на территории РФ и их обработку. Ассоциация может быть открыта для вхождения в нее институтов любых ведомств.

Затем в течение двух лет необходимо перейти на создание окончательных магнитограмм российских обсерваторий в нашей стране. На первом этапе это может происходить параллельно с посылкой предварительных магнитограмм в зарубежные центры ИНТЕРМАГНЕТ в Эдинбурге и Париже.

Учитывая продвижения Росгидромета в развертывании магнитных вариационных станций в северных районах нашей страны, необходимо создать в рамках совета РАН–Росгидромет координационный комитет по совместному развитию магнитных наблюдений, руководимый на уровне, достаточно высоком для эффективного принятия решений.

В ГЦ необходимо завершить работу по созданию российско-украинского центра ИНТЕРМАГНЕТ и добиться его официального признания как шестого GIN этой международной сети обсерваторий.

Ассоциации институтов и координационному комитету в сотрудничестве с ИПГ и Росгидрометом следует подготовить развернутые предложения о необходимости проведения аэромагнитной съемки территории РФ.

Необходимо также сконцентрировать финансирование по научной программе ОНЗ-7 "Геофизические данные" на коррекции российских магнитограмм силами российских научных центров.

 


Е. Фирсова

Сопутствующие линки: