Государственный контракт от 05 апреля 2010 года № 02.740

Государственный контракт от 05 апреля 2010 года № 02.740.11.0732,
шифр заявки «2010-1.1-153-047-015»
по теме
«Опасные быстроразвивающиеся явления в геосферных оболочках:
мониторинг, моделирование, методы прогноза»
НИР посвящена одному из наиболее актуальных направлений современной геофизики –
совершенствованию методов мониторинга, моделирования и прогноза опасных (в том числе
катастрофических) быстроразвивающихся геофизических явлений.
Проект охватывает широкий круг явлений в разных геосферных оболочках – океане
(ураганы, цунами, волны-убийцы), литосфере (оползневые, эрозионные и карстовые явления),
нижней (разрушительные ливни, грозы, град) и средней атмосфере (озонные дыры, спрайты и
джеты), ионосфере и магнитосфере (высыпания быстрых частиц).
Актуальность данной тематики в настоящее время стала несомненной. В докладе,
посвященном современным экономическим рискам, который был представлен на сессии
Экономического и Социального Совета ООН, сделан вывод о том, что сегодня природные
катастрофы происходят в мире в четыре раза чаще, чем еще 30 лет назад, а экономический
ущерб от их разрушений вырос семикратно.
Исследования, ведущиеся в рамках данного НОЦ, позволяют аккумулировать имеющиеся
теоретические и экспериментальные достижения российских ученых с целью решения
важнейшей практической задачи создания системы мониторинга и прогнозирования опасных
быстроразвивающихся явлений в земном окружении, а также подготовки кадров для этого
важного направления.
В рамках НИР решается ряд важных задач на пути создания единой системы
мониторинга и прогнозирования катастрофических явлений в геосферных оболочках,
охватывающей практически все важнейшие составные части геофизического окружения.
Научный уровень работ сопоставим с лучшими зарубежными исследованиями, а по ряду
позиций (теория цунами и волн-убийц, параметризация потоков импульса, тепла и влаги для
условий ураганного ветра, фрактальная динамика экзогенных процессов, теория и методы
микроволновой диагностики быстрых возмущений состава атмосферы, теория разрядов в
средней атмосфере, теория и лабораторное моделирование высыпаний быстрых частиц в
ионосфере и магнитосфере) их превосходит.
За первый год исследований получены следующие результаты:
1. Разработаны теоретические модели для параметризации потоков импульса, тепла и
влаги на границе раздела океан-атмосфера для условий ураганного ветра. Исследованы
структуры аэродинамических полей в турбулентном пограничном слое над волнами при
сильном и ураганном ветре на основе лабораторного моделирования.
2. Разработана адекватная модель описания аномально больших морских волн на
поверхности моря (включая волны-убийцы) на основе современных методов численного
моделирования уравнений гидродинамики. Разработана нелинейная модель наката длинных
морских волн на берег с учетом случайного характера подходящих к берегу волн. Получены
оценки вероятности аномально большого затопления побережья морскими волнами в рамках
такой модели.
3. Разработаны и апробированы модели для описания электромагнитного импульса,
связанного с молниевым разрядом, и последующей квазистатической релаксации
электрического поля. Разработаны модели стационарной электрической структуры грозового
генератора с учётом возмущения электрической проводимости в грозовом облаке с целью
количественной оценки интенсивности разделения зарядов сторонними силами.
4. Разработан байесов подход к восстановлению вертикального профиля температуры
средней атмосферы по двум линиям собственного излучения атмосферного молекулярного
кислорода с резонансными частотами, лежащими в диапазоне 52.5-53.5ГГц. Разработаны
байесовы методы одновременного восстановления вертикальных профилей температуры
воздуха и концентраций озона по спектрам собственного излучения средней атмосферы в
миллиметровом диапазоне длин волн. Реализован байесов подход к восстановлению
вертикального профиля температуры средней атмосферы по двум линиям собственного
излучения атмосферного молекулярного кислорода.
5. Установлены критерии для масштабного моделирования явлений ускорения частиц в
околоземной плазме. Проведено масштабное моделирование явлений ускорения частиц в
околоземной плазме с учетом установленных критериев (значения плотности и температуры
плазмы, величины статического магнитного поля, имитирующего магнитное поле Земли).
6. Разработаны теоретические модели опасных экзогенных процессов в верхних слоях
литосферы. Исследованы динамические механизмы эрозии дисперсных грунтов в условиях
реального залегания.
Руководитель: член – корр. РАН, Мареев Е.А. mareev@appl.sci-nnov.ru
Контактное лицо: Ильин Н.В. ilyin@appl.sci-nnov.ru