Изучение динамики грозовых процессов, протекающих в различных слоях атмосферы Земли
«Институт ионосферы» является одним из старейших научно-исследовательских институтов в Казахстане и единственным в Средней Азии специализированным институтом, занимающимся изучением состояния ионосферы. Учёные Института исследуют взаимодействие динамических процессов, протекающих в различных слоях атмосферы Земли.
Многочисленные публикации последних лет говорят о том, что грозовая активность, как главный источник атмосферного электричества, является одним из основных элементов глобальной электрической цепи, через которую возможно влияние солнечной активности, вариаций параметров солнечного ветра, межпланетного магнитного поля и галактических космических лучей на атмосферные процессы.
Однако механизмы такого влияния до сих пор дискутируются и исследуются. Установлено, что кроме космических факторов на атмосферу оказывают влияние физические процессы, происходящие совсем близко от поверхности Земли; «транзиентные световые явления» и «земные гамма-всплески», природа которых возможно связана с проявлениями атмосферного электричества.
Несмотря на то, что исследованию электрического поля Земли посвящено уже достаточно большое количество работ, нет твёрдых доказательств связи (или отсутствия связи) процессов в атмосфере-ионосфере Земли во время грозовой активности, нет единого представления о механизме проникновении возмущений из нижней атмосферы в ионосферу, остается невыясненным также ряд вопросов, требующих дальнейшего теоретического и экспериментального исследования.
Грозы обладают широким спектром воздействия на человеческую деятельность, поэтому их изучение, предупреждение и поиск эффективной защиты от молниевых разрядов имеют высокую актуальность.
Цель исследования: Развитие и модернизация экспериментальной базы мониторинга космо- и геофизических полей, выявление причинно-следственных связей в системе «атмосфера-ионосфера» под воздействием грозовой активности, создание информационной системы сбора, обработки и анализа данных с высоким быстродействием, визуализацией, интерактивным доступом пользователей к результатам измерений.
На данный момент получены данные, характеризующие особенности молниевой активности на высокогорном Тянь-Шаньском научном комплексе «Гроза» в зависимости от фазы цикла солнечной активности и ее спорадических проявлений. Создана система сбора, хранения и отображения данных сетей GNSS станций для локальной базы данных разрабатываемой информационной системы.
Выполнен расширенный анализ 126 событий грозовой активности за 11-летний период c привлечением данных о параметрах нижней ионосферы, геомагнитной активности и геоэффективных событиях в околоземном космическом пространстве. Установлено, что максимум грозовой активности на Тянь-Шаньской высокогорной станции наблюдается с 5 до 16 часов по мировому времени (UT) или с 11 до 22 часов по местному времени (LT). Минимум грозовой активности приходится на ночные часы. Количество гроз с положительными разрядами не превышает 24%, но эта величина значительно больше принятых представлений о соотношении положительных и отрицательных молниевых разрядов в литературе, ~ 10%.
Расширенный анализ состояния космо- и геофизических параметров подтвердил ранее обнаруженную тенденцию появления грозовой активности после воздействия геоэффективных выбросов корональных масс, высокоскоростных потоков солнечного ветра, повышенной интенсивности высокоэнергичных электронов и протонов на орбите Земли с запаздыванием на 1-2 суток с наибольшей вероятностью на фазе восстановления геомагнитных бурь. Заметные изменения состояния нижней ионосферы в эти периоды служат дополнительным подтверждением воздействия активных процессов на Солнце на нижнюю атмосферу/ионосферу Земли.
Для автоматизации процесса выявления перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ) разработана система сбора, хранения и отображения данных GNSS станций.
Грантовый проект ИРН AP09259375 Развитие мониторинга космо- и геофизических полей, исследование их динамики и взаимосвязи под воздействием грозовой активности
Научный руководитель Антонова В.П., зав. лаборатории нестационарных процессов в атмосфере и ионосфере кандидат физико-математических наук
