Лаборатория электромагнитного окружения Земли

• 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.