Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Номер договора
075-15-2019-1892
075-15-2022-1038
Период реализации проекта
2019-2023
Приглашенный ученый
с декабря 2022 Володин Евгений Михайлович Россия
2019 - 2022 Прайс Колин Грегори Израиль

По данным на 01.11.2022

34
Количество специалистов
39
научных публикаций
2
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Электромагнитное окружение Земли формируется электрическим и магнитным полями, которые меняются на всех временных масштабах. Мы живём в среде, в которой всегда существует электрическое поле. Наиболее зрелищные проявления этой ситуации — грозы и штормы с высокой электрической активностью. Для ряда современных технологических устройств различные электрические процессы в атмосфере представляют серьёзную угрозу. Усилия ученых лаборатории сконцентрированы на исследовании естественного электрического окружения и его изменчивости, а также предсказания его будущей эволюции.  

Название проекта:

Электромагнитное окружение Земли: формирование, изменчивость, влияние на биосферу

Цели и задачи

Цель проекта:

Проект направлен на решение фундаментальных научных и образовательных задач, связанных с изучением формирования и изменчивости электромагнитного окружения Земли и его влиянию на биосферу

Направления исследований:

Метеорология и науки об атмосфере

Практическое значение исследования
Научные результаты:

  • Впервые теоретически предсказана и экспериментально подтверждена статистически значимая связь между вариацией электрических параметров атмосферы и важнейшей климатической модой Эль-Ниньо Южное Колебание (ЭНЮК).

Атмосфера Земли, помимо основных параметров, таких как температура, давление, влажность и скорость ветра, характеризуется электрической проводимостью, т.е. в атмосфере Земли может течь электрический ток. В качестве источников тока выступают электрически активные облака. Уникальная особенность электрических измерений заключается в наличии так называемой унитарной вариации приземного электрического поля и ионосферного потенциала. Суточная вариация последних, как функция всемирного времени (UTC), имеет одну и ту же форму и не зависит от места измерения.

Моделирование состояния атмосферы и ионосферного потенциала показало, что сильные события Эль-Ниньо и Ла-Нинья влияют на глобальное распределение электрически активных облаков, что приводит к изменению формы суточной (унитарной) вариации параметров глобальной электрической цепи и ионосферного потенциала.

Первое экспериментальное подтверждение связи глобальной электрической цепи и климатической моды ЭНЮК получено на основе анализа данных многолетних наблюдений атмосферных электрических полей на антарктической станции «Восток» в период с 2006 по 2016 года. Паттерны ЭНЮК, предсказанные моделью, статистически значимо выявлены из экспериментальных данных.

  • Проведено исследование влияния электромагнитного поля с частотами Шумановского резонанса (7.8, 14.3 и 20.8 Гц) на фотосинтетические процессы у растений (на примере проростков пшеницы и гороха). Выявлено, что действие магнитного поля в широком диапазоне интенсивностей приводит к увеличению скорости активации ЭТЦ и формирования нефотохимического тушения флуоресценции хлорофилла. Анализ показывает, что потенциальной «мишенью» действия поля является протонный транспорт через тилакоидную мембрану в хлоропластах растений.

На примере растений пшеницы (Triticum aestivum L.) изучено влияние поля с частотой 14,3 Гц на сигнальные процессы растений и их ответы на действие других факторов среды. Показано, что магнитное поле усиливает индуцированные светом электрические реакции пшеницы, а также способствует более длительному сохранению активности физиологических показателей, в том числе фотосинтеза, в условиях засухи. В целом, показано, что низкочастотное магнитное поле оказывает более выраженный эффект на растения не само по себе (в состоянии «покоя» растений), а при наложении дополнительных стрессовых факторов, что, вероятно, обусловлено его влиянием на сигнальные системы.

  • Проведена совместная с Университетом Рединга (Великобритания) экспериментальная кампания по измерению высотных профилей электрических параметров атмосферы с помощью метеозондов. Отработана техника совместного эксперимента по одновременному запуску метеозондов в различных точках Земли с дополнительными датчиками измерения электрических параметров. Проведены четыре совместных одновременных запуска метеозондов с измерителями ионизации. В результате экспериментальной кампании получены данные, хорошо согласующиеся (расхождение не более 10%) с моделью Усоскина-Ковальцова на высотах до 17 километров. В более высоких слоях атмосферы расхождение становится более существенным и может достигать 50%.
  • Разработан технический облик региональных узловых базовых станций для мониторинга электромагнитного окружения в Верхневолжском регионе. Введены в непрерывную эксплуатацию два пункта мониторинга квазистатического электрического поля атмосферы. Один пункт в условиях мегаполиса (на крыше ИПФ РАН), второй пункт – в условиях сельской местности (полигон «Безводное»). Система сбора данных соответствует требованиям, предъявляемым для включения в международную базу данных квазистатического электрического поля GLOCAEM (https://glocaem.wordpress.com/).

Образование и переподготовка кадров:

  • Подготовлены и защищены 1 докторская, 4 кандидатские и 2 магистерские диссертации, 2 выпускные квалификационные работы.
  • Организовано и проведено 4 конференции по тематике проекта.
  • Разработано 2 учебные программы подготовки магистрантов.
  • 4 сотрудника лаборатории прошли стажировки в Тель-Авивском университете (Израиль).

Сотрудничество:

Научная группа Университета Рединга (Великобритания) под руководством профессора Джайлса Харрисона и доктора Кери Николь: совместная экспериментальная кампания по измерению высотного профиля электрических параметров атмосферы с помощью метеозондов.   

Скрыть Показать полностью
N.N. Slyunyaev, N.V. Ilin, E.A. Mareev, C.G. Price
A new link between El Niño—Southern Oscillation and atmospheric electricity // Environ. Res. Lett., 2021, 16 044025
N.N. Slyunyaev, N.V. Ilin, E.A. Mareev, C.G. Price
The global electric circuit land–ocean response to the El Niño—Southern Oscillation // Atmospheric Research, 2021, DOI: 10.1016/j.atmosres.2021.105626
Slyunyaev, N.N., Frank-Kamenetsky, A.V., Ilin, N.V., Sarafanov, F.G., Shatalina, M.V., Mareev, E.A., Price, C.G.
1. Electric field measurements in the Antarctic reveal patterns related to the El Niño—Southern Oscillation, Geophysical Research Letters, 2021, 48, e2021GL095389
Sukhov, V.; Sukhova, E.; Sinitsyna, Y.; Gromova, E.; Mshenskaya, N.; Ryabkova, A.; Ilin, N.; Vodeneev, V.; Mareev, E.; Price, C.
Influence of Magnetic Field with Schumann Resonance Frequencies on Photosynthetic Light Reactions in Wheat and Pea. Cells 2021, 10, 149.
Sukhova, E.; Gromova, E.; Yudina, L.; Kior, A.; Vetrova, Y.; Ilin, N.; Mareev, E.; Vodeneev, V.; Sukhov, V.
Change in H+ Transport across Thylakoid Membrane as Potential Mechanism of 14.3 Hz Magnetic Field Impact on Photosynthetic Light Reactions in Seedlings of Wheat (Triticum aestivum L.). Plants, 2021, 10, 2207.
Grinberg, M., Mudrilov M., Kozlova E., Sukhov V., Sarafanov F., Evtushenko A., Ilin, N., Vodeneev V., Price C., Mareev E.
Effect of extremely low-frequency magnetic fields on light-induced electric reactions in wheat, Plant Signaling & Behavior, 2022, 17:1
Mshenskaya, N.; Sinitsyna, Y.; Kalyasova, E.; Valeria, K.; Zhirova, A.; Karpeeva, I.; Ilin, N.
Influence of Schumann Range Electromagnetic Fields on Components of Plant Redox Metabolism in Wheat and Peas. Plants, 2022, 11, 1955.
Evtushenko A., Ilin N., Svechnikova E.
Parameterization and global distribution of sprites based on the WWLLN data, Atmospheric Research, 2022, 276, 106272
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Потоки потенциально токсичных элементов и соединений в речных бассейнах: технологии изучения, количественная оценка и прогноз

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова - (МГУ)

Науки о Земле и смежные экологические науки

Москва

Коноплев Алексей Владимирович

Россия

2024-2028

Лаборатория «Здоровье почв»

Южный федеральный университет - (ЮФУ)

Науки о Земле и смежные экологические науки

Ростов-на-Дону

Вонг Минг Хунг

Гонконг, Великобритания

2022-2024

Лаборатория «Нелинейная гидрофизика и природные катастрофы»

Тихоокеанский океанологический институт им. В. И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН - (ТОИ ДВО РАН)

Науки о Земле и смежные экологические науки

Владивосток

Пелиновский Ефим Наумович

Россия

2022-2024