Исследование воздействия космо- и геофизических полей на атмосферные электрические явления

Грантовый проект ИРН AP23489628

Руководитель проекта: Антонова В.П.

Период реализации проекта: 2024-2026 гг.

Международным научным комитетом по солнечно-земной физике (SCOSTEP) сформировано научное направление, нацеленное на поиск методов прогноза изменчивости и взаимосвязи процессов в системе Солнце-Земля. Данное направление и поставленные им задачи не потеряют своей актуальности в ближайшее десятилетие. Выполнение заявляемого Проекта «Исследование воздействия космо- и геофизических полей на атмосферные электрические явления» позволит решить часть этих задач. Проект направлен на реализацию стратегии и приоритетов по развитию системы научных исследований в Казахстане, усовершенствованию системы мониторинга воздействия космической погоды на окружающую среду, развитию международного сотрудничества, формирования научных кадров для космической отрасли Казахстана, а также на сохранение и развитие научного экспериментального комплекса на высокогорном экспериментальном комплексе (Космостанция).

Цель проекта.

Развитие информационного обеспечения для анализа данных мониторинга космо- и геофизических полей и проведение исследования их воздействия на атмосферные электрические явления.

Задачи проекта.

Способ достижения цели проекта: комплексный мониторинг и анализ ключевых космофизических и геофизических параметров, характеризующих динамику системы «Солнце-Земля» под воздействием внутренних и внешних источников возмущений, включая грозовую и сейсмическую активность, на основе решения поставленных задач:

1.         Подключение результатов мониторинга атмосферной проводимости на Тянь-Шане к общей информационной системе сбора, первичной обработки, анализа и визуализации регистрируемых космо- и геофизических параметров. Определение барометрического коэффициента для медленных нейтронов, регистрируемых вблизи разлома земной коры.

2.         Исследовать влияние метеорологических параметров (влажность, температура, давление) на атмосферную проводимость. Определить долю регистрации медленных нейтронов литосферного происхождения в детекторах медленных нейтронов.

3.         Исследовать влияние спорадических проявлений солнечной активности  на атмосферную проводимость. Исследовать влияние грозовой активности на регистрацию нейтронов в разных энергетических диапазонах.

В соответствии с поставленными задачами будет проводиться непрерывный мониторинг квазистатического электрического поля и его высокочастотной составляющей, обусловленной возвратным молниевым ударом, мониторинг атмосферной проводимости на созданной в рамках предыдущего грантового проекта МНВО РК (ИРН АР09259375) экспериментальной установке, мониторинг нейтронов в широком диапазоне энергий, метеопараметров. При анализе измеряемых данных ключевых геофизических параметрах и исследования их динамики в соответствии с поставленными задачами, будут использоваться базы данных, охватывающие длительные временные интервалы. Кроме того, мы будем обращаться к информации о интенсивности галактических космических лучей, состоянии геомагнитного поля и параметров солнечного ветра, полученной от космических аппаратов ACE, SOHO, WIND. В том числе будут использоваться, также данные от глобальной сети магнетометров, чтобы выявить причинно-следственные связи.

Для более точной интерпретации данных периодических наблюдений и выявления механизмов протекания электрических процессов в атмосфере необходимо развивать и расширять информационную систему сбора, обработки и анализа данных мониторинга космо- и геофизических полей с высоким быстродействием и визуализацией. На основе имеющихся экспериментальных данных для выявления основных закономерностей вариаций и их параметров будет проведен всесторонний анализ данных о состоянии геофизических полей.

Ожидаемые результаты

Планируемая работа нацелена на развитие и расширение исследований причинно-следственных связей в системе «Солнце-Земля» под воздействием опасных природных процессов (грозовая и сейсмическая активность) путём привлечения новой информации, характеризующей эти процессы. В результате выполнения проекта будет создана обширная информационная система сбора, первичной обработки, анализа и визуализации всех регистрируемых космо- и геофизических параметров, включая атмосферную проводимость и метеопараметры, которая позволит оперативно и более полно оценивать причинно-следственную связь между ними. Будет определена степень воздействия метеорологических параметров (влажность, температура, давление) на новый регистрируемый параметр — атмосферную проводимость. Будет определена доля регистрации медленных нейтронов литосферного происхождения от космического в детекторах медленных (эпитепловых) нейтронов для использования этой информации в дальнейшем с целью диагностики и прогноза сейсмической активности. Будет исследовано влияние спорадических проявлений солнечной активности (выбросов корональных масс) на атмосферную проводимость, исследовано влияние грозовой активности на регистрацию нейтронов в разных энергетических диапазонах. Для достижения цели проекта в работе будут использоваться спутниковые данные о солнечной активности.

Полученные результаты на 2024 год:

Была получена обширная информационная система сбора, первичной обработки, анализа и визуализации всех регистрируемых космо- и геофизических параметров, включая атмосферную проводимость и метеопараметры. Проведена модификация установки для измерения атмосферной проводимости, в результате которой был разработан и изготовлен усилитель постоянного тока с высоким входным сопротивлением, учитывающий требования по помехоустойчивости. Установлена WH1080 метеостанция с беспроводными датчиками для непрерывных измерений метеопараметров на Станции космических лучей 3340м. Создана программа регистрации, предназначенная для записи, визуализации и обработки аналоговых сигналов, полученных с помощью модулей АЦП для электрического поля и атмосферной проводимости. Разработаны программы для передачи данных на сервер через интернет и отображения информации регистрируемых параметров космо- и геофизических параметров на сайте. Барометрический коэффициент для медленных нейтронов отражает зависимость интенсивности нейтронного потока от изменений атмосферного давления. На высокогорной станции космических лучей, расположенной на высоте 3340 метров в 40 км от Алматы, необходимо учитывать жесткость геомагнитного обрезания для данной местности. Используя данные жесткости геомагнитного обрезания, был рассчитан барометрический коэффициент, который составил в 2024 году -0,007483. Для корректировки и верификации полученных данных в качестве опорной станции использовался нейтронный монитор в Риме.

Исполнители проекта