I. Пленарные доклады

1. Зайцев А.Н., Петров В.Г., Кузнецов В.Д.
Открытая справочно-информационная система «Полярная геофизика Ямала» как инструмент контроля возможных рисков под воздействием космической погоды
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    По мере освоения Арктики, а также расширения практической деятельности в космосе, требуются все более детальные сведения о характеристиках ионосферно-магнитосферных токовых систем, особенно в высоких широтах в период магнитных бурь. Эффекты магнитных бурь проявляются на земле и в космосе самым различным образом, в том числе в виде наличия помех при точной GPS навигации, приводят к сильным индукционным токам в газопроводах и энергетических сетях, приводят к существенным ошибкам при наклонном бурении, при реализации электромагнитных методов геофизической разведки. Отсюда возникает проблема точного описания состояния магнитного поля в виде открытой справочно-информационной системы, используемой как для научных изысканий, так и для практических работ. Поэтому назрела необходимость создания открытой справочно-информационной системы «Полярная геофизика Ямала», которая может служить основой системы прогноза космической погоды на региональном уровне и использоваться как инструмент контроля возможных рисков под воздействием космической погоды.
    В России широким фронтом ведутся исследования и разработки, в своей основе имеющие целью создание современных системы наблюдений и прогноза состояния космической среды. Определенным примером может быть работа Центра прогнозов геофизической обстановки ИЗМИРАН (http://forecast.izmiran.ru/), опыт работы которого может быть применен к условиям на Ямале. В качестве первого шага необходимо восстановить сеть магнитометров на Ямале, и в координации с другими источниками информации создать справочно-информационную систему «Полярная геофизика Ямала».
    Сеть магнитометров может стать основой виртуальной магнитной обсерватории, данные которой и будут служить первоисточником и основой системы в целом. По этим работам имеется определенный задел, разработаны алгоритмы анализа и представления данных в реальном времени под задачи прогноза космической погоды (http://serv.izmiran.ru/). Виртуальная магнитная обсерватория, охватывающая территорию Ямала, в которой информация собирается в режиме реального времени, позволит учесть факторы внешнего космического воздействия и их влияния на технологические системы. Для создания такой обсерватории запланирована установка новых цифровых магнитометров в ключевых точках Ямала. Реализация этих работ будет проведена в 2010-2012 гг. согласно договоренностям между Администрацией Ямала, компаниями Газпрома и ИЗМИРАН. Организация сервера и пользовательского интерфейса для открытой справочно-информационной системы «Полярная геофизика Ямала» будет выполнена с соблюдением принятых в сети Интернет требований к открытым справочно-информационным системам.
    Создание справочно-информационной системы «Полярная геофизика Ямала» позволит учесть потребности и запросы от местных организаций науки, образования, разведки и добычи полезных ископаемых. Работы по созданию СИС «Полярная геофизика Ямала» были начаты несколько лет тому назад, в настоящее время поддержаны грантом РФФИ № 10-07-00159, а также включены в план работы местных организаций науки и образования ЯНАО на 2011-2015 гг. и заинтересованных организаций ГАЗПРОМА.

2.  Потапов А.С., Потехин А.П.
Гелиогеофизический комплекс Восточной Сибири и его место в международных проектах
Институт солнечно-земной физики СО РАН, Иркутск

    В настоящее время Институтом солнечно-земной физики СО РАН ведутся наземные наблюдения процессов, протекающих на Солнце, в межпланетной среде, магнитосфере,  ионосфере и верхней атмосфере Земли. Измерения выполняются современными инструментами, установленными в девяти пунктах Иркутской области, Красноярского края и Республики Бурятия. В их числе – крупные установки, входящие в список уникальных инструментов РФ: Сибирский солнечный радиотелескоп, Иркутский радар некогерентного рассеяния, Байкальский солнечный вакуумный телескоп. Имеющаяся наблюдательная база позволяет Институту участвовать в международных геофизических и астрономических проектах. Старейшая в Сибири магнитная обсерватория Института с 1998 года входит в состав международной сети Интермагнет. Более 10 лет действует Совместный российско-китайский исследовательский центр по космической погоде. Начаты работы по развертыванию российского сегмента сети высокочастотных радаров системы СуперДАРН. Подписано многостороннее соглашение по организации международного проекта "Меридиональный круг". В докладе приводится перечень решаемых научных задач, описаны цели осуществляемых международных проектов, даны примеры полученных научных результатов.

3. Могилевский М.М.¹, Зеленый Л.М.¹, ДемеховА.Г.², НемыкинС.Н.³, ШейхетА.И.³
Многомасштабные исследования внутренней магнитосферы Земли: проект РЕЗОНАНС
¹Институт космических исследований РАН
²Институт прикладной физики РАН
³Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина

    Проект РЕЗОНАНС направлен на изучения физических процессов во внутренней магнитосфере Земли и в авроральных областях магнитосферы. В рамках проекта предполагается запустить две пары спутников, орбиты которых выбраны таким образом, чтобы проводить долговременные измерения в выбранной силовой трубке магнитного поля.
    В состав комплекса научной аппаратуры входят приборы для измерения параметров фоновой и сверхтепловой плазмы, энергичных частиц, электромагнитных волн и полей в широком диапазоне частот.
    В рамках проекта планируется проведения ряда координированных экспериментов с использованием как спутниковых, так и наземных измерений. В частности, одним из таких экспериментов является «УНЧ интерферометр». Используя измерения в диапазоне частот 0- 10 Гц на борту спутников на расстояниях порядка полутора радиусов Земли и наземные измерения в основании выбранных силовых линий (на которых будут находиться спутники), будут лоцированы источники УНЧ излучений и построено распределение полей во внутренней магнитосфере.

4. Стожков Ю.И., Свиржевский Н.С., Базилевская Г.А., ¹Вашенюк Э.В., Махмутов В.С.,
Свиржевская А.К.
Космические лучи в полярной атмосфере: 1957 г. – настоящее время
Физический институт им. П.Н. Лебедева, РАН
¹Полярный Геофизический институт, РАН
Представлены однородные данные регулярных наблюдений потоков заряженных частиц в полярной атмосфере, начиная с середины 1957 г. по настоящее время. Полученные данные позволили обнаружить новые эффекты в космических лучах, связанные с модуляцией космических лучей общим магнитным полем Солнца и его инверсией. Обсуждаются данные по солнечным космическим лучам, вопросы высыпаний частиц в  полярную атмосферу и причины аномально высоких потоков космических лучей, наблюдаемых в 2009 г.

5. Шерстюков Б.Г.
Геофизические данные в исследованиях изменений климата
Всероссийский НИИ гидрометеорологической информации – Мировой центр данных
    Современные изменения климата и их последствия стали одной из ключевых проблем человечества, от решения которой зависит социально-экономическое развитие многих стран мира и здоровье населения. Между тем вопрос о причинах изменений климата не является решенным. Если главной причиной глобального потепления является антропогенный фактор, тогда необходимо перестраивать всю энергетику, промышленность, методы освоения территорий и образ жизни всего человечества с неизбежными потерями в темпах развития и улучшения качества жизни. Если современные изменения являются естественными колебаниями, тогда необходимо развивать энергетику и промышленность, чтобы техническими средствами снижать временные негативные последствия как современного потепления, так и последующего неизбежного похолодания климата.
    На основе анализа данных наблюдений в докладе показано, что усиление парникового эффекта за счет увеличения концентрации СО2 не является основной причиной изменений климата. Завышенный вклад СО2 является результатом упрощенного моделирования климата в условиях недостатка знаний о факторах изменений климата и величинах прямых и обратных связей в климатической системе.
    Приведены краткие результаты исследований данных наблюдений, показывающих значимые корреляции многолетних изменений температуры воздуха с колебательными процессами в океане, с солнечной активностью и со скоростью вращения Земли.
    На основе сравнения с данными наблюдений показано, что существующие модели климата неудовлетворительно описывают изменения климата ХХ века и противоречат тенденциям изменений климата в начале ХХI века. Для обоснованного прогноза климата на ХХI век необходимо совершенствовать модели на основе эмпирических данных и глубокого изучения всех причин изменений климата в дополнение к СО2.
    Главную роль в совершенствовании моделей должны играть данные геофизических наблюдений по разделам: метеорология, океанология, аэрология, аэрономия, земной магнетизм. А также - данные о солнечной и геомагнитной активности и астрономические данные о возмущениях движения Земли.

6. Tрошичев O.A., Янжура А.С.
PC индекс как средство мониторинга космической погоды
Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт, С.Петербург.

    PC индекс был введён, как характеристика магнитной активности в полярной шапке, обусловленной воздействием межпланетного электрического поля EKL, определяемого по формуле. Недавние исследования, выполненные в ААНИИ, свидетельствуют о большей значимости PC индекса: 1) магнитные бури и магнитосферные суббури начинаются только в том случае, если величина РС индекса превышает определённое пороговое значение (~ 2 мВ/м для бурь и >1.5мВ/м для суббурь), 2) длительность фазы роста и интенсивность суббури определяются скоростью увеличения PC индекса, как только PC индекс падает ниже величины 1-1.5 мВ/м, суббури прекращаются, 3) продолжительность магнитной бури определяется длиной временного интервала с PC>2мВ/м, при этом интенсивность бури линейно коррелирует с величиной PC индекса, усреднённого за период главной фазы бури, 4) периодичность пилообразных (saw-tooth) суббурь, происходящих при воздействии стабильно высокого уровня EKL, соответствует чередованиям роста и спада PC индекса, 5) развитие конкретных бурь и суббурь лучше согласуется с поведением PC индекса, чем с вариациями межпланетного электрического поля EKL, 6) “экстраординарные” бури и суббури, происходящие в условиях северной ориентации ММП, оказываются заурядными явлениями, если рассматривать их в отношении к РС индексу, и так далее. Кроме того, PC индекс адекватно реагирует также и на резкие изменения (импульсы) динамического давления солнечного ветра. На основании всех этих экспериментально установленных фактов делается вывод, что PC индекс является индикатором поступающей в магнитосферу энергии солнечного ветра.
    PC индекс рассчитывается уже на протяжении многих лет и может быть использован в статистических анализах при решении некоторых давних проблем магнитосферной физики. Наиболее важной из них является проблема взаимодействия в системе солнечный ветер- магнитосфера-ионосфера, для решения которой необходима информация о соотношении между энергией солнечного ветра, которая подводится к магнитосфере, энергией, которая действительно поступает в магнитосферу, и энергией, которая реализуется в магнитосфере в
форме магнитных бурь и суббурь.
    PC индекс, как характеристика энергии, поступающей в магнитосферу, является удобным средством для мониторинга состояния магнитосферы и её готовности к развитию магнитных бурь и суббурь. Поскольку накачка энергии в магнитосферу является обязательным условием развития магнитосферных возмущений, PC индекс может быть использован для текущего прогноза (nowcasting) космической погоды, включая состояние авроральной ионосферы и даже аномальные процессы в полярной атмосфере.

7. Пилипенко В.А.
Международные проекты по космической физике в Антарктике
Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН

    Дан краткий обзор проводящихся и планируемых исследований по солнечно-земной физике в Антарктике различными странами в рамках их национальных программ. Делается попытка рассмотреть, как выглядит участие России в антарктических исследованиях на этом фоне.

8. Дмитриев А. В.¹‚²

Мониторинг полярной шапки средствами флота низколетящих спутников
¹НИИ Ядерной Физики им. Д.В. Скобельцына, Московский Государственный Университет, Москва, Россия
²Институт Космических Наук, Национальный Центральный Университет, Джунгли, Тайвань

    Представлен обзор in-situ и дистанционного зондирования пространственной области полярной шапки на высотах от нескольких десятков до нескольких сотен километров средствами трех семейств низковысотных спутников DMSP, POES и COSMIC/FORMOSAT- 3, находящихся на солнечно-синхронных орбитах на высотах от 800 до 900 км. Четыре спутника DMSP и пять спутников POES измеряют спектры заряженных частиц в широких энергетических диапазонах от нескольких эВ до >100 МэВ для ионов и ядер и до >300 кэВ для электронов. Таким образом, они дают экспериментальную информацию о верхних слоях ионосферы, а так же о потоках энергичных частиц магнитосферного, межпланетного и солнечного происхождения. Вертикальные профили электронной концентрации в ионосфере измеряются на шести спутниках COSMIC/FORMOSAT-3, методом затмения радиосигналов с навигационных спутников GPS. Комплексный мониторинг полярной шапки с использованием флотилии низковысотных спутников демонстрируется на примере интервала возмущенной космической погоды в декабре 2006 г.

9. Ларкина В.И., Сергеева Н.Г.
Проявление структуры литосферы в результате спутниковых волновых экспериментов
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    Анализируются результаты спутниковых измерений интенсивности низкочастотных электромагнитных излучений в звуковом диапазоне частот (100 Гц – 20 кГц) и плотности потоков энергичных электронов. При пролете спутника над Баренцевым и Карским морями были обнаружены изменения в электрической и магнитной составляющих поля излучений, регистрируемых на борту спутника, при пересечении проекцией его трассы контрастных форм рельефа «твердой земли» - срединно-океанических хребтов, зоны континентального склона высоких островных поднятий шельфа и горных массивов, высоко стоящего докембрийского Балтийского щита. Все эти формы обусловлены особенностями тектонического строения земной коры, в связи с чем сделан предварительный вывод о наличии связи между структурой коры и особенностями регистрируемого излучения.                 Всплески интенсивности магнитной и электрической составляющих поля низкочастотных излучений были зарегистрированы на борту спутника при его пролете над глубинными разломами литосферы в районе Баренцева и Карского морей. Будут приведены результаты детального и комплексного анализа спутниковой информации при пересечении его траекторией контрастных форм рельефа твердой земли. На борту спутника зарегистрированы одновременные всплески интенсивности низкочастотных излучений и потоков мягких электронов (Ее= 50 эВ и 120 эВ). Над зонами разломов наблюдались одновременные всплески интенсивности излучений и потоков высыпающихся электронов. При пересечении спутником зон глубинных разломов литосферы наблюдаются характерные всплески низкоэнергичных электронов 50 эВ и 120 эВ и увеличение температуры окружающей спутник плазмы на 20 – 25 %. В рассматриваемой зоне над глубинными разломами обнаружено совпадение по времени и по пространству всплесков интенсивности низкочастотных излучений с вариациями электронов и температуры окружающей спутник плазмы. Все одновременно наблюдаемые эффекты в волнах, потоках электронов и в температуре тепловой плазмы существуют только над зоной глубинных разломов. Корреляционный анализ подтвердил подобие или близость формы всплесков компонент поля излучений и потоков мягких электронов. Формы огибающей всплесков были подобны. Отмечены флуктуации с периодами 20-25 с.. Скорее всего, измеряемое волновое поле представляет смесь электромагнитных и электростатических волн. Были проверены устойчивость во времени и пространстве обнаруженного эффекта.
    Таким образом, в рассматриваемых данных обнаружено отчетливое пространственное соответствие структуры земной коры и вариаций интенсивности низкочастотных излучений. При этом отмечено, что наибольшей видимой информативностью отличается электрическая составляющая поля излучений. Приводятся конкретные примеры регистрации всплесков интенсивности низкочастотных шумов над зонами глубинных разломов земной коры. В рассмотренных данных наиболее отчетливое соответствие структуры земной коры и особенностей электрической составляющей электромагнитного излучения обнаруживается в
низкочастотной части спектра, в интервале 140 – 800 Гц.

10. Овчаренко О.Я., Беляев Г.Г., Костин В.М., Трушкина Е.П.
Наблюдение в верхней ионосфере самоподобных плазменных структур над зоной
диффузных авроральных высыпаний и над тропическими циклонами по данным спутника КОСМОС-1809
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    В последние годы авторы этого сообщения проводят углубленный анализ различных параметров ионосферной плазмы по данным спутников Космос-1809 и Интеркосмос-Болгария-1300 над различными мощными источниками энерговыделения. Оба спутника имели квазикруговые орбиты на высоте ~ 900 км. Особо интересна информация, полученная со спутника Космос-1809, так как она содержит данные наблюдений по десяткам экспериментов при проведении подземных ядерных взрывов, включениях КВ нагревного стенда Сура, около сотни тайфунов, землетрясений и т.д. Информация об этих работахприводится на сайте www.izmiran.ru/projects/space/KOSMOS1809/.
    Тропические циклоны являются одними из самых мощных источников энерговыделения в атмосфере Земли. В их структурах общее выделение энергии может превышать 1020 Дж. Причем, в верхней ионосфере в зените над развитыми супер тайфунами наблюдаются восходящие пучки тепловой плазмы. На стадии перехода тропической депрессии в тропический шторм или при резком изменении траектории движения тайфунов над ними в стратосфере формируется антициклон, а в верхней ионосфере наблюдаются устойчивые квазисолитонные плазменные структуры. В этих структурах выделяются зоны с электростатическими колебаниями на частоте гелия и водорода. По аналогии с явлениями, возникающими в затопленных струях в жидкости или газе, следует ожидать развития вдоль струи поверхностных волн, а обратная связь должна поддерживаться инфразвуковыми волнами.
    Оказалось, что на экваториальной границе зоны диффузных высыпаний полярных сияний можно наблюдать такие же структуры. В самих дугах они резко отличаются. Эти эффекты наиболее ярко проявляются вблизи утреннего терминатора. Подробно разобраны события 24 сентября 1992 г., когда одновременно наблюдалось развитие 11 тропических циклонов, превышающих стадию шторма.

11. Тасенко С.В.
Прогнозирование влияния гелиогеофизических факторов на функционирование
космических аппаратов
Институт прикладной геофизики имени академика Е.К.Федорова, Москва, Россия

    В 2012 году, согласно прогнозам, ожидается максимум очередного (24-го) цикла солнечной активности. Солнечная активность в максимуме своего цикла оказывает значительное влияние на верхние слои атмосферы и околоземное космическое пространство (ОКП), что в свою очередь, увеличивает негативное воздействие среды ОКП на космические аппараты (КА), в том числе на их бортовую аппаратуру, каналы связи с наземными комплексами управления, баллистику, материалы обшивки. Наиболее сильны такие воздействия на КА, имеющие орбиты, близкие к полярным. По данным многолетней статистики, во время максимума цикла солнечной активности общее количество неисправностей в бортовой аппаратуре КА увеличивается в 2-2,5 раза, что существенно снижает эффективность целевого применения космических систем. Таким образом, космические аппараты в ближайшие годы будут эксплуатироваться в наиболее жестких условиях окружающей среды, что неизбежно приведет к возрастанию числа их отказов и дополнительным расходам на поддержание группировки. Важным направлением снижения негативного влияния среды на космические аппараты является повышение стойкости их материалов к воздействию ГФФ. Однако, как показала практика геофизического обеспечения эксплуатации КА, полностью устранить влияние среды только такими методами невозможно. Необходим постоянный систематический контроль и прогноз воздействий ГФФ на системы КА в процессе их целевого использования и принятие мер для снижения последствий этих воздействий. Хотя приведенные факты достаточно широко известны, в практике эксплуатации космических средств систематическое использование данных о воздействии среды на функционирование КА встречается крайне редко. Это объясняется тем, что, несмотря на универсальность общих подходов к описанию взаимодействия КА со средой, практически для каждого отдельно взятого КА набор влияющих ГФФ является уникальным и определяется как составом и материалами его конструкции, так и его орбитой. Одним из подходов к прогнозированию реакции КА на воздействие ГФФ традиционно является использование статистических связей различных гелиогеофизических параметров (и их сочетаний) с параметрами функционирования бортовой аппаратуры. Реализация такого подхода предполагает создание и анализ обширных баз данных сбоев и отказов аппаратуры КА в сочетании с данными о состоянии солнечной и геомагнитной активности, радиационной обстановки, ионосферы и т.д. Другой подход основан на расчетах накопленных космическим аппаратом радиационных доз для чего, как правило, используются эмпирические модели распределения космической радиации в ОКП. Наиболее перспективным, по мнению автора, подходом является моделирование взаимодействия с окружающей средой каждого компонента КА с учетом состава его материалов, радиационной защиты и т.п. с последующим комплексированием выходной информации отдельных моделей для оценки состояния КА в целом.

12. Титов А.А., Соломенцев Д.В., Хаттатов В.У.
Поддержка и формирование базы данных состояния ионосферы с помощью трехмерной ассимиляционной модели ЦАО
Центральная аэрологическая обсерватория, ГУ «ЦАО»

    Исследования физико-химических процессов, происходящих в ионосфере Земли, имеют как фундаментальное, так и прикладное значение. Способность точно определять и предсказывать состояние ионосферы играет большую роль при решении задач спутниковой навигации, радиолокации, проектировании радиосвязи и геофизического мониторинга состояния ионосферы.
     В ГУ Центральная аэрологическая обсерватория Росгидромета (ГУ «ЦАО») с 2009 года проводится работа по созданию баз данных основных параметров состояния ионосферы, получаемых с помощью глобальной трехмерной ассимиляционной модели ионосферы.
    Наличие большого количества внутренних и внешних физических факторов, часть которых в принципе невозможно предсказать, влияющих на ионосферные процессы, затрудняет мониторинг и прогнозирование ее ключевых характеристик. Этот факт существенно ограничивает точность математических моделей ионосферы, основанных исключительно на численном решении системы физических уравнений. Модель, результаты которой могут быть использованы в практических приложениях, должна усваивать оперативно поступающие экспериментальные данные о состоянии ионосферы, а так же информацию об изменении внешних факторов (таких например как солнечная активность). Подобный метод ассимиляции данных наблюдений широко распространен в прикладных геофизических задачах моделирования, в том числе для численного прогноза погоды. Модель, использующая методику ассимиляции данных, была разработана в ГУ «ЦАО» и на данный момент функционирует в глобальном и региональном режимах, предоставляя информацию о трехмерном распределении концентраций, температур и скоростей электронов и семи основных типов ионов с временным разрешением в 5 минут.
    На сегодняшний день ГУ ЦАО располагает Интернет-ресурсом, на котором в открытом доступе предоставлены визуализированные распределения электронной концентрации в нескольких видах. Кроме того, для зарегистрированных пользователей доступна информация с более высоким временным разрешением, а также предоставляется возможность получения исходной базы данных и информации о точности текущих расчетов. В перспективе предполагается на основе базы данных регулярных наблюдений состояния ионосферы построить климатические нормы полного электронного содержания и других параметров ионосферы для различных сезонов с учетом широтно-долготной зависимости. База данных о состоянии ионосферы пополняется каждые 15 минут.

13. Старченко С.В.
Источники наблюдаемого магнитного поля в ядре Земли
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    Предложено использовать собственные функции уравнения магнитной диффузии для физически и математически обоснованного описания источников главного геомагнитного поля в ядре Земли. В результате с ошибкой менее 15% оценено среднее значение проводимости ядра Земли, как 5,5 105 См/м. Главный гармонический источник осевого диполя приближенно описан объемным кольцевым электрическим током, текущим вокруг оси вращения Земли. Значительно грубее, но достаточно достоверно, исходя из IGRF моделей, оценены квадрупольные геомагнитные источники в ядре и минимальное время ~2000 лет, отделяющее нас от ближайшей инверсии. Ожидается, что дальнейшее развитие предложенного подхода приведет к заметному улучшению пространственно-временного моделирования наблюдаемого геомагнитного поля и его экстраполяции в области, недоступные для непосредственных наблюдений.

14. Петров В.Г.
Современные средства разработки программного обеспечения для научных исследований.
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    В настоящее время практически любой исследователь является в той или иной степени программистом. Это обусловлено тем, что с одной стороны программирование становится невозможным без знания предметной области, с другой стороны развитие компьютерной техники и совершенствование и упрощение систем программирования, а также переход к цифровым методам регистрации данных, делает возможным и даже необходимым разработку хотя бы простейших программ любым исследователем. Выбор правильного средства для этого может существенно ускорить и повысить эффективность научных исследований.
    Сейчас имеется две операционных системы: Microsoft Windows или одна из версий LINUX- систем. Windowы лидирует на настольных и персональных системах (около 90% настольных компьютеров), тогда как Linux популярна на web-серверах, вычислительных кластерах и в суперкомпьютерах (50-90%). Windows-7 Pro стоит около 5 тыс. руб. (покупать боле дешевые версии опасно – некоторые старые программы могут не работать), Linux можно установить бесплатно. Обычно Linux менее требователен к ресурсам компьютера и более вирусоустойчив. Количество программ для научных исследований, в общем, сопоставимо и большинство программ имеются (или имеют аналоги) для обеих систем, хотя установка программ на Linux обычно сложнее. В чем пока он сильно проигрывает – это в возможностях и удобствах подключения внешних устройств. Вторым недостатком Linux систем является их огромное разнообразие, отсутствие стандарта. Таким образом, несмотря на увеличение доли Linux систем, для неискушенного пользователя Windows пока остается предпочтительнее.
    Все системы создания программ делятся на две группы – трансляторы и компиляторы. Опыт показывает, что в среднем разработка и отладка транслируемой программы занимает в 3-10 раз больше времени, однако потом программа созданная транслятором работает в десятки раз быстрее. Таким образом, пользователь должен выбирать, на что он хочет потратить время – на разработку или счет. Первые системы для создания программ для научных исследований были трансляторами – ALGOL, FORTRAN, PASCAL, C. Компилятор BASIC широкого распространения так и не получил. По мере повышения быстродействия персональных компьютеров, основной недостаток компиляторов – плохое быстродействие становился все менее и мене существенным. Учитывая, что освоение транслируемых языков обычно проще и быстрее, они становятся преобладающими для не профессиональных программистов.
    В конце 70 годов появилась рабочая версия языка MATLAB как интерактивная среда для вызова FORTRANовских библиотек. Сейчас язык MATLAB является высокоуровневым интерпретируемым языком программирования, включающим основанные на матрицах структуры данных, широкий спектр функций, интегрированную среду разработки, объектно- ориентированные возможности и интерфейсы к программам, написанным на других языках программирования. К MATLABу имеется большой набор специализированных пакетов (Toolbox) для решения типовых задач в различных областях.
    Примерно в это же время появилась и первая коммерческая версия языка IDL (Interactive Data Language). В целом по своим возможностям он очень близок к MATLAB и сказать какой из них лучше невозможно. Синтаксис MATLAB основан на языке С, а IDL- на FORTRANе. IDL широко используется в NASA, в астрономии, в медицине для обработки изображений. MATLAB – для инженерных расчетов, моделирования различных систем, финансовых расчетов. Оба эти языка были созданы именно для облегчения и ускорения разработки программ на языках С и FORTRAN и рекомендуются как замена этих языков. У них есть только один недостаток — их высокая стоимость, в зависимости от комплекта поставки она достигает 5-10 тысяч $US.
    В конце 80-х годов появилась первая версия нового языка программирования Python (http://python.ru/start_with_python_ru.pdf). Python - это свободно распространяемый  бесплатный) универсальный язык высокого уровня. Приустановке дополнительных библиотек Numpy и Мatplotlib, Python становится полностью аналогичен Matlab или IDL. В ОС, основанных на Unix, Python уже является частью ОС, для MS Windows он легко устанавливается. Программы, написанные на Питоне системно независимы - один и тот же код выполняется везде, имеется огромное количество готовых свободно-распространяемых библиотек. Тексты программ легко читаемы и, соответственно, их легко создавать, поддерживать и модифицировать. Популярность Python растет самыми быстрыми темпами и в 2010 г. по рейтингам TIOBE Software он занял 4 место (уступая только Java,C, C++). Переход на Python поможет существенно ускорить освоение программирования, разработку собственных программ для научных исследований и сэкономить средства. Обладая достоинством MATLAB и IDL, Python является более универсальным языком и прекрасно подходит для большинства задач, которые решались на FORTRAN, C, DELPHI, PERL и других традиционных языках. Он также считается наилучшим языком для начального обучения информатике в школах. Использование языков высокого уровня гарантировано поможет вам тратить больше времени на работу с данными а не с кодом программ.

15. Бархатов Н.А., Ревунов С.Е.
Нейросетевая интернет-система анализа и обработки данных в режиме реального времени
Нижегородский государственный педагогический университет

    Разработана нейросетевая интернет-система анализа и обработки потока цифровых данных в масштабе реального времени, позволяющая осуществлять поиск нелинейных причинно-следственных связей в гелиогеофизических задачах. Модульная архитектура интернет-системы позволяет модифицировать и дополнять ее для целей решения прогностических и классификационных задач солнечно-земной физики. Основой интернет- системы является программно-вычислительный комплекс. В него включены искусственная нейронная сеть (ИНС) Элмана с алгоритмом обратной связи, сеть прямой передачи данных, сеть с алгоритмом нечеткой логики (Fuzzy) и классификационная сеть типа слой Кохонена. Интерфейс приложения позволяет изменять архитектуры используемых нейросетей. Программно-вычислительный комплекс, в частности, содержит средства восстановления и прогноза индексов полярных электроджетов. В настоящее время интернет-система представлена несколькими онлайн модулями. Первый модуль обеспечивает интерактивную постановку нейросетевых численных экспериментов для поиска нелинейной связи индексов между собой и с параметрами околоземного космического пространства. Второй модуль позволяет восстанавливать классические индексы АЕ(12) (получаемые ранее по данным 12 магнитных обсерваторий) по современным индексам АЕ(N), где число обсерваторий N<10. Восстановление выполняется реализацией нейросетевого алгоритма, выполняющего пересчет современных индексов к классическим.
    Важность получения значений классических индексов объясняется необходимостью иметь полноценные данные по индексам в отсутствие записей по ряду полярных обсерваторий. Это необходимо, поскольку использование статистических соотношений между отдельными составляющими энергетического бюджета магнитосферы и индексом АЕ, полученных на основе классических АЕ индексов, в настоящее время уже не является корректным. Также как некорректно использовать полученные в прошлом связи между классическими индексами АЕ(AL,AU) и параметрами солнечного ветра, используя современные индексы.

16. Одинцов В.И., Осин А.И., Зайцев А.Н.
Интеграция архива данных с вычислительной средой
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    В условиях лавинообразного нарастания объемов научных данных в геофизике, создание и сопровождение больших централизованных архивов становится практически трудноосуществимой задачей. Громадный объем и разнообразие научных данных в сети Интернет, различие в форматах представления данных и интерфейсах доступа к ним, делают
работу с данными достаточно трудоемкой. Проблемы поиска и просмотра данных в удаленных электронных архивах в настоящее время решаются созданием виртуальных архивов. Они представляет собой сетевые ресурсы, позволяющие исследователям легко и быстро находить данные различной природы и создавать локальные частные базы данных, объединенных единым форматом описания (форматом метаданных). В докладе рассмотрены вопросы создания интегрированных систем которые обеспечивают передачу данных по запросам пользователей из виртуального архива в вычислительную среду и обратную отправку пользователям результатов обработки заданных временных рядов в виде графических образов или файлов, содержащих результаты обработки и данные для последующего анализа средствами пользователя. Отмечается, что интеграция виртуального архива с вычислительной средой дает следующие преимущества:
- не требуется установка дополнительного программного обеспечения на компьютере пользователя для доступа к виртуальному архиву и типовой обработки данных;
- не предъявляются требования к типу операционной системы, установленной на компьютере пользователя (это могут быть Windows, Linux и т.п.);
- не требуется установка на компьютере пользователя вычислительных средств для типовой обработки данных и графического представления результатов обработки по избранным интервалам данных;
- снижается нагрузка на сетевые ресурсы по передаче по сети больших объемов необработанной информации.
В качестве примера рассмотрен опыт эксплуатации в ИЗМИРАН сервиса "Интерактивный WEB-ресурс для адаптивной обработки экспериментальных данных на основе инструментального средства MATLAB Web Server" для специалистов по Солнечно- Земной физике http://matlab.izmiran.ru/magdata/. Он обеспечивает обработку данных виртуального архива в интерактивном режиме с использованием всех возможностей вычислительной среды MATLAB. Многопользовательский интерфейс организован посредством MATLAB Web Server. Сравнительная простота подготовки интерфейсных HTML-форм и MATLAB приложений (m-файлов) для создания собственных математических конструкций обработки данных с поддержкой сложной графики, работающих в любом стандартном Web-браузере, обеспечивает доступ к данным и вычислительным ресурсам виртуального архива широкому кругу пользователей.
    Первый опыт работы с виртуальным архивом, интегрированным с вычислительной средой MATLAB, подтвердил удобство использования виртуального архива для решения как научных, так и прикладных задач.

17. Янжура А.С., Трошичев О.А.
Арктическая сеть геофизических наблюдений Росгидромета и организация информационного геофизического центра в ААНИИ
Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт, С.Петербург.

    На сетевых геофизических станциях Росгидромета осуществляется непрерывная регистрация вариаций магнитного поля Земли, поглощение ионосферой космического шума (риометрический метод), вертикальное зондирование ионосферы и наклонное зондирование ионосферы на заданных радиотрассах.
    Информация поступает в реальном и около-реальном времени с полярных обсерваторий, расположенных в Арктике и Антарктике. Для передачи цифровых данных установлены или устанавливаются спутниковые системы связи, позволяющие также осуществлять дистанционное управление измерительными комплексами. Все удаленные системы сбора данных объединены в единую информационную сеть.
    Вся поступающая со станций информация обрабатывается в реальном времени и накапливается на сервере реляционной базы данных в виде индексированных электронных таблиц. Управление базой и запрос данных осуществляется с помощью формирования стандартных SQL команд.
    В настоящее время в ААНИИ ведутся работы по созданию информационного геофизического центра, будут представлены данные геофизических наблюдений в Арктике и Антарктике. На сервере ААНИИ реализован автоматический расчет дополнительных параметров и величин, таких как: РСS-индекс магнитной активности в полярной шапке, уровень поглощения космического шума, показатель стабильности вариационного магнитного комплекса ΔF, оперативно передаются магнитные данные авроральных стаций (Амдерма, Диксон, Тикси, Певек) в Мировой центр данных WDC-C2, где производится расчет АЕ-индекса авроральной магнитной активности.
    Разрабатываются эффективные алгоритмы по контролю оперативного поступления информации, автоматизированной оценке качества собираемых данных. Внедряются дополнительные средства интерактивного представления информации посредством сети Интернет. Продолжаются работы по модернизации сети геофизических обсерваторий в соответствии с Федеральной целевой программой «Создание и развитие системы мониторинга геофизической обстановки над территорией Российской Федерации на 2008-2015 годы».
    Текущие данные по геофизическому мониторингу отображаются на WEB сайте отдела геофизики www.geophys.aari.ru. Так же на сайте существует возможность сформировать запрос на просмотр исторических данных за любой интересуемый интервал.

18. Алешков В.М., Кравцова М.В., Луковникова А.А., Сдобнов В.Е.
Станции космических лучей ИСЗФ СО РАН в режиме «реального времени»
Институт солнечно-земной физики СО РАН, г. Иркутск

    В состав мировой сети станций космических лучей (СКЛ) входят 4 станции ИСЗФ СО РАН: 3 станции Саянского спектрографического комплекса, оснащенные нейтронными супермониторами NM64 - АСКЛ1 (18NM64, высота 475 м, г. Иркутск), АСКЛ2 (12NM64, высота 2000 м, Восточные Саяны), АСКЛ3 (6NM64, высота 3000 м, Восточные Саяны) и СКЛ г. Норильска (18NM64, высота 0 м), а также цифровыми барометрами БРС-1М (точность 0,1 мБ), приемниками GPS, современными регистраторами на основе плат PCI- 1780. Статистическая точность часовых измерений интенсивности КЛ составляет ~0,1 %.
    Передача данных СКЛ на серверы ИСЗФ СО РАН, ИЗМИРАН, Европейской базы данных осуществляется по радиоканалам.
    Данные СКЛ в режиме реального времени доступны на следующих Интернет- ресурсах: http://cgm.iszf.irk.ru (3 станции Саянского спектрографического комплекса), http://195.112.241.116/nrlk (Норильская СКЛ), http://db10.nmdb.eu/nest (База данных ИЗМИРАН), http://db01.nmds.eu/phpmyadmin (Европейская база данных).
    Также данные доступны на ftp-серверах: ИЗМИРАН (ftp://cr0.izmiran.rssi.ru/COSRAY!/), ИСЗФ СО РАН (ftp://84.237.21.4), Норильской СКЛ (ftp://195.112.241.116) (см. таблицу).
Данные, доступные на ftp-серверах

СКЛ
 1-минутное разрешение
 часовое разрешение
АСКЛ1
 с 2000 г. по наст. вр.
 с1958 г. по наст. вр.
АСКЛ2
 с 2000 г. по наст. вр.
 с 1981 г. по наст. вр.
АСКЛ3
 с 2006 г. по наст. вр.
 с 1981 г. по наст. вр.
Норильская СКЛ
 с 2000 г. по наст. вр.
 с 1971 г. по наст. вр.

19. Гуляева Т.Л., Пустовалова Л.В.
Использование открытых источников данных и моделей при проектировании сайта «Ионосферная погода»
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    Космическая погода характеризуется «солнечными индексами» как мерой активности Солнца, «геомагнитными индексами» для оценки поведения магнитосферы, и «ионосферными индексами» в качестве меры изменений в ионизации. На сайте «Ионосферная погода» в ИЗМИРАН (http://www.izmiran.ru/services/iweather/) представлен широкий спектр ионосферных параметров и результатов их обработки по наблюдениям на 50-ти ионосферных станциях, поставляющих ионосферные характеристики в Интернет, а также модельная реконструкция этих параметров в магнитно-сопряженных точках. Набор представленных параметров охватывает 15 станций в полярных областях, 26 в средних широтах, и 9 в экваториальной области, и столько же в сопряженной полусфере. Наблюдения ионозондов часто имеют пропуски в данных в силу физических или технических причин. Пропуски в параметрах максимума ионизации (критической частоты и высоты области F2) восполняются с помощью соответствующих моделей. При этом используются карты полного электронного содержания ТЕС, представленные в Интернет, по наблюдениям за сигналами навигационных спутников GPS. Ввод ТЕС в Международную модель ионосферы, IRI-Plas, дополненную моделью плазмосферы ИЗМИРАН (http://ftp.izmiran.ru/pub/izmiran/SPIM/), позволяет реконструировать параметры максимума ионизации. По всем пунктам наблюдений вычисляется индекс ионосферной погоды по 4х-бальной шкале (W=±1 - спокойные условия, W=±2 – умеренные возмущения, W=±3 – умеренные бури и суббури, W=±4 – интенсивные бури). W индекс представлен на сайте в табличной форме за каждый час по всем пунктам наблюдений, а также в графической форме по наблюдениям дигизонда ДПС-4 в ИЗМИРАН с прогнозом на 24ч вперед, который ежечасно обновляется на главной странице сайта. По картам GPS-ТЕС разработана методика оценки планетарного Wp индекса и составлен каталог планетарных ионосферно-плазмосферных бурь с 1999г. по настоящее время, который включает более 150 бурь и постоянно обновляется на сайте по мере появления новых событий. Подобно другим центрам представления ионосферных данных, сайт «Ионосферная погода» является полезным источником информации для оперативной оценки текущего состояния ионосферы, которая используется при управлении космическими аппаратами, в задачах радиосвязи и навигации. Архив параметров полезен для научных исследований и развития ионосферных моделей.

20. Котиков А. Л.
Мониторинг гео- и радиофизических параметров полярной ионосферы как основной инструмент исследования эффектов нагревных экспериментов
Санкт-Петербургский Филиал института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г. Санкт-Петербург
Санкт-Петербургский Государственный университет, г. Санкт-Петербург

    В данной работе представлены результаты исследования магнитосферно- ионосферного взаимодействия с учетом активной роли высокоширотной ионосферы. Особое внимание уделено методам обработки и анализа спутниковых и наземных данных экспериментов по искусственному возбуждению ионосферы, проведенных при помощи международного нагревного стенда в Тромсе. Разработана оригинальная компьютерная обработка данных all-sky камер и отображающего риометра IRIS, осуществляющая фильтрацию естественных помех. Показано, что эффект от искусственного воздействия на ионосферу (Е слой) коротковолнового радиоизлучения уверенно регистрируется в спутниковых данных по потокам высыпающихся электронов, данных снимков полярных сияний и в вариациях геомагнитного поля на поверхности Земли. Так же, приведены результаты по анализу риометрических данных.
    Использование оригинальных комбинаций методов обработки, позволили выделить «тонкий» эффект от воздействия нагревного передатчика на фоне шумов на трех уровнях: Земли, ионосферы и орбит спутников Cluster. Причем следует отметить, что за флуктуации свечения, зарегистрированные с помощью камер всего неба, ответственны электроны с энергиями порядка 3-5 кэВ. В спутниковых данных отмечена модуляция потоков плотности электронов с энергиями от 8 до 27 кэВ, а за риометрическое поглощение ответственны потоки высокоэнергичных электронов с энергиями ~ 45 кэВ. Из чего можно сделать вывод, что работа нагревного передатчика создает такие условия в ионосфере, которые позволяют частицам различных энергий проникать в нижние слои ионосферы.

21. Погода Э.В.
Некоторые аспекты диагностики геосреды
Владикавказское отделение Учреждения Российской академии наук Института земного магнетизма,
ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН

    Изучение геосреды получает все большую направленность в сторону контроля ее состояния с целью обнаружения и предупреждения опасностей природного и техногенного происхождения.
    На основе анализа многочисленных работ по мониторингу, предложена концепция и структура диагностики геосреды.
    Естественно, что в решении проблем диагностики геосреды важную роль играют теоретические исследования. Однако эти исследования должны базироваться на эффективных наблюдениях. Применительно к геосреде (геосфере) – это создание системы комплексных геофизических наблюдений, для каждого из измеряемых параметров важен правильный выбор масштаба измерений по времени и пространству. Существенное значение в проблеме диагностики геосреды и мониторинга является контроль источников возмущений и изучение механизмов взаимодействия процессов в геосредах с источниками возмущения.
    В работе рассматриваются также возможности использования ионосферы для контроля за источниками опасности различной природы. Приводятся основные факторы воздействия на ионосферу. Сформулированы основные характеристики и параметры ионосферы, использование которых целесообразно для проведения непрерывных наблюдений. При обработке результатов наблюдений существенной проблемой является распознавание источников воздействия на ионосферу (обратных задач) и выделение тех параметров ионосферы, которые наиболее устойчиво позволяют распознавать события.
    Характерными параметрами для диагностики ионосферы, в которых содержится информация о сейсмособытиях, могут быть: структура, состав, динамические процессы, электромагнитные поля, а так же параметры радиосигналов, отраженных от ионосферы или прошедших через нее и др. При контроле за сейсмическими процессами наиболее сложной является проблема прогноза землетрясений. Особо сложными задачами при этом являются правильное обнаружение, как возмущающих факторов, так и предвестников землетрясений.
    В работе отмечается, что для решения задач диагностики источников опасностей различной природы необходимо:
- продолжение работ по изучению механизмов воздействия возмущающих факторов на параметры геосреды (геосфер), трансформация этих возмущений в различные геосферы;
- создание эффективных систем диагностики;
- разработка гибридных моделей геосреды (геосфер), позволяющих опознавать источники опасностей и решать задачи прогноза.

22. Ягова Н.В., Пилипенко В.А., Чугунова О.М., Баранский Л.Н.
Параметры геомагнитных пульсаций и шумов УНЧ диапазона в высоких широтах
Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН, Москва

    Рассматриваются количественные параметры геомагнитных пульсаций и шумовых возмущений диапазона от 10-3 до 10-1 Гц в высоких широтах. На основе анализа данных нескольких лет непрерывных наблюдений по данным десятков станций предложена и апробирована методика количественного описания шумовых возмущений в виде ряда по моментам спектрального распределения и выявлены регулярные зависимости коэффициентов разложения от геомагнитной широты, местного магнитного времени и факторов космической погоды. Показано, что закономерности в изменении спектральных моментов качественно отличаются для разных частотных диапазонов. Отличия для сигналов разной поляризации и спектрального состава имеют количественный характер. Для разных типов пульсаций и регионов выявлены управляющие параметры вне и внутри магнитосферы. Показано, что, в отличие от спектральной мощности, спектральный наклон низкочастотных возмущений практически не зависит от параметров солнечного ветра и межпланетного поля, измеренных перед ударной волной, а определяется параметрами плазмы в магнитосфере и магнитослое.


II. Стендовые доклады.

1. Баишев Д.Г.1, Моисеев А.В. 1, Неустроев Н.И. 1, Степанов А.Е. 1, Й. Линте2
Система сбора магнитных и ионосферных данных в ИКФИА СО РАН
1Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН, Россия
2Геофизический центр, Германия

    Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г. Шафера СО РАН (ИКФИА СО РАН) имеет в своем составе магнитную обсерваторию «Якутск» и меридиональную цепочку ионосферных станций Якутск – Жиганск – Тикси.
    С 2010 г. магнитная обсерватория работает по программе INTERMAGNET. Система сбора данных обсерватории основана на регистраторе MAGDALOG, разработанной в Геофизическом центре (г. Потсдам, Германия). Для передачи данных используется беспроводная система передачи, позволяющая осуществлять связь с компьютером обсерватории на скорости 50 МБ/с. Для визуализации и удобства обработки данных создана Интернет-база данных обсерватории, представленная на сайте ИКФИА СО РАН (http://ikfia.ysn.ru).
    Оснащение ионосферных станций Якутской цепочки современными ионозондами позволяет создать единый центр ионосферных данных через сетевое соединение и получать ионограммы с трех станций в реальном времени. Станции Якутск и Жиганск, соответственно с 2002 и 2003 гг., оснащены дигизондами DPS-4, ст. Тикси – цифровыми ионозондами «Парус» и «Вертикаль». Подача команд на ионозонд «Вертикаль» и преобразование сигналов с ионозонда осуществляется на основе универсальной платы L-154 используя специально разработанное программное обеспечение.
    Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 09-05-98501, № 09-05-98546, № 11-05-00908_а и проекта № 69 СО РАН.


2. Баишев Д.Г.1, МоисеевА.В.1, МакаровГ.А.1, Бабаханов И.Ю.2, Смирнов С.Э.2, Чернева Н.В.2,
Шевцов Б.М.2, Никифоров В.М.3, К. Юмото4.
Магнитные исследования на Северо-Востоке России в рамках проекта MAGDAS
1Институт космофизических исследований и аэрономии им. Ю.Г.Шафера СО РАН, Россия
2Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, Россия
3Тихоокеанский океанологический институт им. В.И.Ильичева ДВО РАН,
4Центр космических исследований, Университет Кюсю Япония.

    В 1990-х годах ИКФИА СО РАН, ИКИР ДВО РАН и ТОИ ДВО РАН заключили международное сотрудничество с Нагойским университетом (Япония). Было установлено 7 цифровых феррозондовых магнитометров на Северо-Востоке России, работающих по международному проекту Circum-pan Pacific Magnetometer Network (CPMN).
    В рамках нового международного проекта MAGDAS (MAGnetic Data Acquisition System), инициированного в 2005 году Центром космических исследований (Университет Кюсю, Японии) произведена замена магнитометров цепочки CPMN на новые MAGDAS магнитометры, из них три магнитометра в ИКИР ДВО РАН на станциях Паратунка, Стекольный (Магадан) и мыс Шмидта (Чукотка)..
    В настоящее время, в период 2011-2012 гг. планируется установка 6 MAGDAS магнитометров на территории Якутии, позволяющие осуществлять передачу данных в квазиреальном времени в единый центр, расположенный в ИКФИА СО РАН.
    Магнитные обсерватории ИКФИА СО РАН, ИКИР ДВО РАН и ТОИ ДВО РАН охватывают огромный северо-восточный сегмент сети магнитных обсерваторий, выполнявших до 90-х годов прошлого столетия программу наблюдений на пунктах векового хода, их восстановление является шагом для возобновления этих наблюдений. Создание современной магнитометрической сети на Северо-Востоке России позволит решить ряд задач по прогнозу ”космической погоды”. Также будут обеспечены наземные наблюдения в рамках выполнения проекта International Space Weather Initiative (ISWI, 2010-2012) с участием японских геостационарных спутников .
    Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 09-05-98546, № 11-05-00908_а и
проекта № 69 СО РАН.

3. Боярских В.Г.
Специализированная база компонентных геомагнитных данных НИС «Заря»
Санкт-Петербургский Филиал института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн
им.Н.В.Пушкова РАН, г. Санкт-Петербург

    В Санкт-Петербургском филиале ИЗМИРАН накоплен огромный фактический материал по компонентным измерениям магнитного поля Земли на акватории Мирового океана. Измерения производились на маломагнитной шхуне "Заря" с помощью установленного на борту постоянно совершенствовавшегося магнитометрического комплекса. Полученные данные в основном регистрировались на аналоговых устройствах в виде графиков на бумажных носителях. К настоящему моменту в СПбФ ИЗМИРАН проведена большая работа по переводу аналоговых записей компонент МПЗ и навигационных данных в цифровой вид. Для надежного хранения магнитометрической информации и осуществления простого и удобного доступа к ней создана специализированная база данных (БД) «Заря». Исходя из имеющихся возможностей, для разработки комплекса программ, обеспечивающих пользовательский доступ и управление БД, была выбрана система управления БД (СУБД) Microsoft Access. За основную единицу хранения принята запись, содержащая значение компоненты поля, широту и долготу точки измерения, дату и время проведения измерений, а так же признак принадлежности к конкретному профилю. Каждой компоненте поля D,H,Z,T поставлена в соответствие своя таблица. Такие таблицы составили основу БД. Время измерения приведено к Гринвичскому меридиану. При проектировании БД в качестве базовой связующей таблицы выбран список профилей, поскольку именно профиль представляет собой минимальную структурную единицу, которую можно отнести к конкретному рейсу и региону. Таблица профилей связывает основные таблицы, содержащие магнитометрические данные, со вспомогательными и справочными таблицами, содержащими, например, информацию о конкретном магнитометрическом и навигационном оборудовании, использовавшемся в рейсе для измерения отдельных компонент, и его точностях. Для обеспечения пользовательского доступа представляемая БД снабжена пользовательским экранным интерфейсом, предоставляющим необходимые возможности управления базой данных: 1) выборка данных; 2) пополнение базы новыми данными; 3) редактирование данных; 4) удаление данных из базы. Параметрическая выборка данных подразумевает извлечение магнитометрической информации по ее принадлежности к конкретному региону, рейсу или к прямоугольной области в координатах широты и долготы. При работе с базой данных обеспечивается контроль над действиями пользователя, чтобы свести к минимуму риск необратимых потерь данных.

4. Бургучев С.С. , Алешин И.М. , Ильинский Д.А., Корягин В.Н. , Холодков К.И.
Использование беспроводных сетей для передачи сейсмических данных по протоколу реального времени
Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН, г. Москва, Россия

    В работе описано устройство и организация работы портативной телеметрической сейсмологической станции, а также ее использование для выполнения как наземных, так и морских наблюдений. Главное внимание уделяется вопросу реализации схемы передачи данных по протоколу реального времени, а также особенности работы по этому протоколу при использовании канала сотовой связи.
    Работа была инспирирована исследованиями в рамках Европейского проекта SEAHELLARC (http://www.seahellarc.gr), область исследований которого расположена в западном Пелопоннесе и включает в себя один из наиболее сейсмически активных районов во всём Средиземноморье. Передача данных и удаленное управление регистратором осуществляется через канал передачи данных с использованием услуг местного сотового оператора, по протоколу GPRS. В местах, не покрытых сотовой сетью, использовался спутниковый канал связи.
    Первоначально, реализация передачи данных сейсмологической станции базировалась на протоколах высокого уровня: FTP, SSH и HTTP. Однако данное решение имеет ряд очевидных недостатков. Среди систем, реализующих передачу данных в режиме реального времени, мы остановили свой выбор на протоколе SeedLink. Была использована реализация SeedLink-сервера, входящая в состав свободно распространяемого программного пакета SeisComP (Seismological Communication Processor), разработанный специалистами сейсмологической сети GEOFON.
    Для согласования SeedLink-сервера с источником данных был использован плагин для чтения данных в формате Mini-SEED из именованного канала (named pipe). Запись данных в именованный канал осуществляется разработанной нами службой, осуществляющей получение данных с регистратора во внутреннем формате SEDIS и конвертацию данных в формат Mini-SEED с последующей записью данных в именованный канал.
    Дополнительных усилий потребовала реализация доступа к станции, так как использование канала GPRS часто означает отсутствие статического IP-адреса. Так как при использовании протокола SeedLink, регистратор выступает в роли сервера, то клиент, запущенный в дата-центре, должен установить соединение с SeedLink-сервером, что затруднительно при отсутствии статического IP-адреса. Для решения данной проблемы был использован динамический DNS. При смене IP-адреса регистратора последний посылает соответствующий запрос на обновление базы DNS-серверу.
    Работа выполнена в рамках Европейского проекта SEEHELLARC при частичной поддержке компаний «Геопро» ГМбХ, Гамбург, инновационной компании ЗАО «Геонод».
    Использование стандартного протокола и сети сотовой связи в совокупности с малым энергопотреблением, относительно небольшой стоимостью аппаратуры, установки и обслуживания делают наше решение привлекательным для оперативного развертывания  сети таких станций. Это актуально при плановом мониторинге объекта (или региона) с целью
оценки сейсмической опасности, предупреждения об опасности возникновения цунами, а также в зонах афтершоковой активности после крупных землетрясений. Благодаря применению стандартных протоколов реального времени, данные попадают в центры обработки данных и не требуют дополнительной настройки математического обеспечения и дорогостоящей процедуры организации обработки новых потоков данных.

5. Воробьев В.А.
О возможном влиянии магнитного цикла Солнца на высотную зависимость ГКЛ в полярной шапке
Институт глобального климата и экологии, Москва, Россия

    В 1969 г. в ИПГ была создана Радиационная Служба для обеспечения радиационной безопасности полетов космонавтов и экипажей и пассажиров сверхзвуковых пассажирских самолетов. Радиационный контроль в околоземном космическом пространстве осуществлялся спутниками «Метеор» с полярной орбитой, а радиационный контроль в стратосфере – радиометрическими радиозондами РРЗ, запускавшимися на выбранной сети аэрологических станций Госкомгидромета.
    Исследованы вариации галактического космического излучения (ГКЛ) с циклом солнечной активности. На рисунке приведен временной график отношения среднегодовой интенсивности ГКЛ с энергией Е>100 МэВ в полярной шапке на высоте 700 км по данным ИСЗ к интенсивности на границе атмосферы по данным радиозондов, а также график солнечной активности.
    Обнаружен неизвестный ранее эффект возможной зависимости высотного распределения ГКЛ в полярной шапке от магнитного цикла солнца.

6. Гарбацевич В.А., Кайнара Л.Н., Петров В.Г.
Геомагнитные наблюдения в обсерватории «Москва»
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н. В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    Магнитная обсерватория «МОСКВА» («Красная Пахра») ИЗМИРАН г. Троицк имеет географическую широту 55º 28´ 40´´, долготу 37º 18´ 42´´, геомагнитная широта 50º 8´, геомагнитная долгота 120º 3´, высота над уровнем моря 190 метров и находится в 18 км от Москвы. Обсерватория начала функционировать в конце 1944 года, но систематические наблюдения были начаты с 01.04.1946 года. Её можно считаться наследницей Кучинской магнитной обсерватории (φ = 55°45'40", λ = 37°57'52" ), которая прекратила свои наблюдения в 1933 году из-за электрификации железной дороги.
    На магнитной обсерватории «МОСКВА» осуществляется непрерывная регистрация вариаций магнитного поля Земли, производятся регулярные абсолютные наблюдения и контроль вековых вариаций магнитного поля. Приборы обсерватории размещены в двух основных немагнитных павильонах – вариационных и абсолютных измерений, помимо этого имеется ряд вспомогательных помещений для настройки и долгосрочных испытаний аппаратуры, а также кварцевая мастерская для ремонта, настройки и создания датчиков магнитовариационных станций.
    В павильонах сейчас работает следующая аппаратура:
  • Аналоговая магнитовариационная станция Москва-1 на основе вариометров системы Боброва с фотозаписью, регистрирующая D, Н, Z и F составляющие магнитного поля Земли (работает с 1960 г.);
  •  Цифровые вариационная станция серии «КВАРЦ»;
  • Цифровая феррозондовая вариационная станция «DMI»;
  • Феррозондовый теодолит Mag-01H;
  • QHM Аскания;
  • Колечная система Браунбека с протонным магнитометром ММП – 203, протонные магнитометры POS-1 и Минимаг;
  • Вспомогательные колечные системы и измерительная аппаратура.
    В задачу магнитной обсерватории входит организация и поддержание необходимой метрологической базы для сверки магнитометрической аппаратуры, применяемой в предстоящих экспедициях, приборов, разработанных в ИЗМИРАН и в других организациях. В обсерватории много внимания уделяется разработки и совершенствованию программного обеспечения для полной обработки геомагнитных данных.
    В связи с высоким уровнем помех (по D и Н – 1-4, по Z – 2-9 нТл) обсерватория не удовлетворяет требованиям Интермагнета, но вполне подходит для исследования вариаций магнитного поля и является членом проекта SuperMag, а так же предоставляет цифровые данные в МЦД.
    В архиве магнитной обсерватории «МОСКВА» хранятся все предыдущие данные и ежечасные таблицы D, H и Z составляющих магнитного поля Земли с 1946 года и по текущее время.
    В электронном виде одноминутные и секундные данные магнитной обсерватории «МОСКВА» доступна по адресу http://serv.izmiran.ru. Архивные данные по мере оцифровки поступают в электронную базу данных.

7. Гвоздевский Б.Б., Балабин Ю.В., Вашенюк Э.В.
Система радиационного мониторинга в арктическом и субарктическом регионах
(Баренцбург, арх. Шпицберген – Апатиты, Кольский п-ов)
Полярный геофизический института КФ РАН

    Описана система сбора и публикации в Интернете в реальном времени данных двух нейтронных мониторов (НМ) Полярного геофизического института (ПГИ). Один НМ находится в г. Апатиты на Кольском полуострове, другой – в п. Баренцбург на архипелаге Шпицберген. На обеих установках кроме НМ имеется ещё гамма-спектрометр (2-х канальный в Апатитах, 4-х канальный в Баренцбурге). В Апатитах установлен ещё и телескопический детектор заряженной компоненты. В обоих пунктах работают одинаковые системы сбора данных. Компьютер «Регистратор», занимающийся непосредственным сбором данных, оснащён платами ADLINK PCI-7233H (высокоскоростная плата цифрового ввода) и PCI-8554 (плата счётчиков). На первую плату поступают импульсы от основных приборов, а на вторую – от вспомогательных датчиков атмосферного давления и температуры. Для поддержания точного времени на Регистраторе используется приёмник GPS. Регистратор записывает данные на свой жёсткий диск, а также ежеминутно копирует их на «Сервер» – компьютер, имеющий выход в Интернет. Данные НМ в Баренцбурге копируются на апатитский Сервер. Таким образом, последний содержит единую базу данных с двух установок и публикует данные нейтронных мониторов в Интернете на сайте ПГИ по адресу http://pgia.ru/CosmicRay. Интервал обновления данных - 1 минута. Кроме того, данные апатитского НМ ежеминутно поставляются в европейскую базу данных нейтронных мониторов (http://www.nmdb.eu). Уникальной особенностью нашей системы сбора является регистрация каждого импульса НМ: в каком счётчике возник этот импульс и в какое время (с точностью до 1 микросекунды). Это даёт возможность изучать эффект множественности в нейтронном мониторе.

8. Зверева Т.И.
Динамика изменения движения Северного магнитного полюса в последнем десятилетии
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    Ускоренное движение Северного магнитного полюса прекратилось в районе 2003 года, достигнув значения примерно 62.5 км/год. Затем движение полюса начало замедляться и в 2009 году уменьшилось до значения примерно 45 км/год. При этом следует отметить, что полюс стал немного разворачиваться в сторону Канады, двигаясь по-прежнему в северо- западном направлении. Так скорость движения полюса в исследуемом временном интервале (2001.5-2009) по широте уменьшилась с 58 до 35 км/год, в то время как скорость движения по долготе увеличилась с 23 до 32 км/год. Это дает основания надеяться, что северный полюс всего на всего «блуждает», не покинет района Канадской аномалии и не достигнет примерно через 50 лет Сибири, как это прогнозировалось ранее.

9. Канониди Х.Д., Канониди К.Х., Ружин Ю.Я.
Использование базы данных Карпогорского научного стационара ИЗМИРАН в геофизических исследованиях
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    В работе рассматривается научный стационар ИЗМИРАН, расположенный на окраине деревни Ваймуша, в пяти километрах от населенного пункта Карпогоры, который является районным центром Пинежского района Архангельской области. С 1999 года в здесь проводятся непрерывные измерения вариаций, а с 2009 г. измерение модуля полного вектора магнитного поля Земли. Выделены некоторые примеры использования этих данных в геофизических исследованиях.
    Карпогорский научный стационар ИЗМИРАН является опорной субавроральной обсерваторией для проведения экспериментов требующих высокой чувствительности и свободной от индустриальных помех

10. Катькалов Ю.В., СахаровЯ.А.
Специализированная база геофизических данных ПГИ
Полярный геофизический институт Кольского научного центра РАН (ПГИ КНЦ РАН)

    Разработана специализированная база данных, предназначенная для хранения и обработки данных геофизических наблюдений. Разработанное программное решение позволяет обеспечить хранение исходных данных наблюдений, которые могут быть представлены в различных форматах, а также выполнять выборку, предобработку и вывод этих данных в одном из предлагаемых форматов.
    Разработанная система реализована в виде программной надстройки для СУБД PostgreSQL, что позволяет интегрировать данную систему в уже существующие решения, реализованные на основе данной СУБД. Система содержит инструменты, которые обеспечивают взаимодействие между СУБД и пользовательскими приложениями (реализованными, например, в MATLAB), которые могут использовать базу данных в качестве удаленного источника данных.
    Описанная специализированная база данных применяется в институте для хранения данных магнитометрических наблюдений; для обработки данных разработан ряд приложений, которые используют базу данных в качестве удаленного источника данных.

11. Кириаков В.Х., Любимов В.В.
Цифровая магнитная обсерватория для пунктов наблюдений различных типов: опыт разработки
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    Цифровая магнитная обсерватория (ЦМО) это комплекс приборов, состоящий из магнитовариационной станции, протонного регистрирующего магнитометра, сумматора цифровых данных, приемника GPS и персонального компьютера (ПК), предназначенных для проведения относительных и абсолютных измерений составляющих вектора магнитной индукции поля Земли и его модуля на магнитных обсерваториях и пунктах наблюдений.
    При помощи ПК осуществляется контроль работы всех составных частей комплекса ЦМО, регистрация и визуализация полученных данных в реальном времени, а также автоматическая организация базы данных.
    Схемное построение и реализация высоких технических характеристик отдельных приборов, входящих в комплекс ЦМО, реализованного специалистами ИЗМИРАН на базе магнитной обсерватории «Арти», позволяет ей легко интегрироваться в работу международных цифровых систем сбора и обработки данных, таких как, например, ИНТЕРМАГНЕТ.

12. Кириаков В.Х., Любимов В.В.
Современные магнитометры ИЗМИРАН для научных и геофизических исследований
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    Представлены результаты разработок, выполненных в условиях ИЗМИРАН в научно- производственной лаборатории геомагнитных приборов и измерений в последние пять лет. Показаны современные цифровые магнитометрические приборы различных типов и конструкций созданные на базе феррозондовых, протонных и кварцевых магнитоизмерительных преобразователей. Приводятся основные технические характеристики созданных приборов и условия их применения. В иллюстрационном материале даны общие виды магнитометрических приборов и некоторые результаты, полученные при проведении научных и исследовательских работ в результате их использования, в том числе и при проведении работ на Ямале.

13. Кириаков В.Х., Любимов В.В.
Опыт работы с цифровыми магнитометрами в условиях Ямала и Крайнего Севера
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    В работе представлены некоторые результаты использования разработанных в условиях ИЗМИРАН магнитометров и вариационных станций, выполненных на базе феррозондовых и кварцевых магнитоизмерительных преобразователей, при проведении исследований в условиях Ямала и района Крайнего Севера. Приводятся характеристики цифровой магнитоизмерительной аппаратуры. Обсуждается возможность улучшения эксплуатационных характеристик приборов в условиях их применения.

14. ЛисаковЮ.В.1, КовалёвВ.И.2, ЛапшиноваО.В.3, ПушкинН.М.4, РужинЮ.Я.2
Возможности исследований субавроральной ионосферы с помощью научных приборов, размещаемых на Российском сегменте МКС
1Институт космических исследований РАН, г. Москва
2Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО
3Ракетно-космическая корпорация "ЭНЕРГИЯ" им. С.П. Королева, МО г. Королев
4Научно-производственное объединение измерительной техники, МО г. Королев

    В настоящее время единственным относительно доступным для российских ученых, занимающихся геофизическими исследованиями, космическим аппаратом является Российский сегмент Международной космической станции (РС МКС). Наклонение орбиты МКС составляет 51°.66, что определяет максимальное значение географической широты подспутниковой точки на поверхности Земли. Однако, в геомагнитных координатах в достаточно большом числе пролетов орбита МКС достигает широт более 63° в Северном полушарии, а в Южном – более 65°. В невозмущенных геофизических условиях на этих геомагнитных широтах (по крайней мере, в вечернем и околополуночном квадранте MLT) наблюдается субавроральная структура – главный ионосферный провал (ГИП). Среднеширотная (южная пологая) граница ГИП в спокойных геомагнитных условиях является ионосферным "следом" экваториальной плазмопаузы. Полярная же (северная более резкая) граница ГИП совпадает с южной границей диффузной зоны аврорального овала полярных сияний, которая в экваториальной плоскости магнитосферы в возмущенных геомагнитных условиях является «следом» внутренней границы плазменного слоя хвоста магнитосферы. В возмущенных геофизических условиях в зависимости от уровня возмущенности, эти границы смещаются на более низкие геомагнитные широты. Солнце, процессы на котором, определяют уровень возмущений магнитосферы, в настоящее время находится в начале нарастания 24-го 11-ти летнего цикла активности. Таким образом, предстоящее десятилетие обещает быть благоприятным для исследования полярных (в том числе субавроральных) явлений в условиях нарастания и спадания активности Солнца. Следует отметить, что в настоящее время эксплуатация МКС на орбите определенно будет продолжаться до 2020 года, с высокой степенью вероятности и дольше.
    В период с конца декабря 2008 года по январь 2011 года на РС МКС под научным руководством ИЗМИРАН проводился космический эксперимент (КЭ) «Импульс» (1 этап). В рамках этого КЭ прибором ККЭП (комплекс контроля электрофизических параметров), установленным на борту, проводились измерения электрофизических параметров. Измерялись токи натекания, переменные и постоянные электрические поля в околоспутниковой среде. В период 11.12.2010г. – 27.12.2010г. целенаправленно была проведена серия измерений в субавроральных широтах. При выполнении измерений телеметрическая информация, получаемая с борта при непосредственной передаче или в режиме воспроизведения записи, обрабатывалась в реальном времени российским ЦУП МКС и заносилась в базу данных научных экспериментов (Информационно–справочный портал ЦУП) с неограниченным сроком хранения данных. Всем участникам эксперимента обеспечен доступ к базе данных.
    В докладе приводятся данные измерений электрофизических параметров в спокойных и возмущенных геомагнитных условиях, полученные при пролетах МКС в субавроральной области в Северном полушарии на геомагнитных широтах более 60°. Приведенные результаты иллюстрируют возможность выполнения измерений с борта МКС в субавроральных широтах.

15. Макаров Н.А., Борисенко И.А., Иванов В.Н., Мерзляков Е.Г., Петров Б.И., Портнягин
Ю.И., Самойленко К.Ю.
Экспериментальные исследования рассеяния УКВ радиоволн искусственными
ионосферными неоднородностями
ГУ НПО «Тайфун»

    Исследуются особенности рассеяния ультракоротких волн ионизированными неоднородностями в F слое ионосферы, создаваемых в результате воздействия на ионосферу мощным КВ радиоизлучением. Приводятся результаты натурных экспериментов. На основе зарегистрированных сигналов, претерпевших ракурсное рассеяние, показано, что время существования искусственных ионосферных неоднородностей (ИИН), приводящих к возникновению условий для ракурсного рассеяния, примерно равно времени воздействия на ионосферу КВ радиоизлучением. Характерный размер области отражения в направлении зондирования (поперек магнитных силовых линий) составляет около 40-45 км. Высота формирования ИИН составляет около 260 км. Радиальная

16. Осин А.И., Д.С. Цинковский
Виртуальные гео- и космофизические обсерватории
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    Обсуждается актуальность проблемы распространения нового подхода (новой парадигмы) к организации работы с научными данными, использования разработанного в последние годы набора стандартов под названием «Виртуальная Обсерватория» в геофизических исследованиях. Рассмотрение практики работы с данными в современных отечественных обсерваториях и центрах данных указывает на традиционное сохранение огромного разнообразия и несовместимости существующих архивов, баз данных, интерфейсов доступа и форматов представления данных, что сильно снижает эффективность научных исследований. Необходимо развивать ВО-совместимость существующих обсерваторий и центров данных, способствовать разработке новых стандартов, соответствующих природе объектов геофизических исследований и соответствующим типам данных. Для преодоления одной из главных проблем на пути распространения новых стандартов, - относительно высокого барьера сложности, необходимо создавать простые (low barrier) подходы для конечных поставщиков данных и небольших обсерваторий.

17. Поддельский И.Н., Поддельский А.И.
Геофизическая обсерватория «МАГАДАН»
Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН

    В данной работе представлен обзор научных исследований и наблюдений, проводимых в геофизической обсерватории «Магадан», расположенной в п. Стекольный Магаданской области (60°N, 151°E). Обсерватория осуществляет работу по двум научным направлениям:
  • исследование и прогноз распространения радиоволн в диапазоне 0.01-300 МГц
  • исследование параметров солнечной активности, магнитосферы, ионосферы и электромагнитных проявлений сейсмоактивности.
    Для работ по первому направлению обсерватория располагает приемно- регистрирующей аппаратурой и ЛЧМ-передатчиком российской сети ЛЧМ-зондирования ионосферы (ЛЧМ-зонд КВ- диапазона разработки и изготовления ИСЗФ СО РАН, Иркутск).
    Исследования по второму направлению осуществляются с помощью:
  1. Автоматической ионосферной станции с представлением информации в цифровом виде.
  2. Российской цифровой магнитовариационной станции ЦМВС-6 (производство ИЗМИРАН).
  3. Цифровой магнитовариационной станции FRG-601G (Япония, CRL).
  4. Магнитометр MAGDAS (факультет науки Кюсю Университета, Япония).
  5. Индукционный магнитометр (Нагойский университет, Япония).
  6. Магнитометрический комплекс (GFZ, Потсдам, Германия).
  7. Панорамная оптическая камера неба (Нагойский университет, Япония).
  8. Станция космических лучей («ФИЗПРИБОР», Москва) с выходом информации вцифровом виде.
    Цель работы обсерватории - создание базы геофизических данных и исследование регулярных и аномальных характеристик ионосферы и магнитосферы. Полученные данные передаются на файл-серверы института и обсерватории по локальной сети, а также пересылаются в международные центры сбора геофизической информации (МЦД (Москва), Международный центр прогноза космической погоды (Токио, Япония), NTERMAGNET, GFZ (Потсдам, Германия), ИМЗМИРАН). Публикация данных осуществляется на ftp- серверах ИКИР ДВО РАН и ГФО «Магадан» и обеспечивает свободный доступ к полученной информации всех заинтересованных сторон. Таким образом, в ГФО «Магадан» ИКИР ДВО РАН создана современная база для получения информации о состоянии магнитного поля и ионосферы Земли с представление данных для всеобщего доступа на почтовом сервере по адресу: ftp://stekolny.ikir.ru/pub/dan.

18. Рахматулин Р.А.
Магнитометрический комплекс ИСЗФ СО РАН для мониторинга электромагнитных полей в высоких и средних широтах
Институт солнечно-земной физики СО РАН

    В докладе освещается аппаратно-программный комплекс ИСЗФ для круглосуточного, круглогодичного мониторинга электромагнитных полей в высоких и средних широтах на базовых обсерваториях института – Иркутск (п. Патроны), Монды, Норильск, Узур. Дается краткая характеристика каждого пункта наблюдений, принципы сбора информации, первичной обработки, передачи данных.
    Приводится перечень аппаратуры, используемой в абсолютных и магнитовариационных наблюдениях, в наблюдениях за геомагнитными пульсациями. Приводятся технические характеристики приборов, методы регистрации. Излагаются некоторые научные результаты, полученные по материалам наблюдения на этих обсерваториях. В этой части описывается восстановленный вековой ход H, D, Z компонент магнитного поля Земли по данным старейшей магнитной обсерватории Сибири – Иркутск. Излагаются некоторые оригинальные научные результаты по синхронной регистрации геомагнитных пульсаций и вариаций параметров ионосферы в авроральных широтах (Норильская КМИС).

19. Cапунов В.А., Денисов А.Ю., Савельев Д.В.
Современные протонные и оверхаузеровские геофизических исследований магнитометры для полярных
Лаборатория квантовой магнитометрии Уральского Федерального Университета имени первого Президента
России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург

    В докладе представлен краткий обзор современных протонных и оверхаузеровских магнитометров модуля и вектора геомагнитного поля, используемых или потенциально соответствующих полярным условиям.
    Приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований параметров протонных магнитометров по чувствительности, энергопотреблению, масса- габаритам для различных алгоритмов обработки сигналов свободной ядерной прецессии при синхронных и асинхронных циклах работы. Аналогичные результаты представлены для оверхаузеровских магнитометров. Расчетами показана возможность работы с универсальным датчиком, работающем как в режиме стандартного циклического протонного магнитометра, так и оверхаузеровском режиме динамической поляризации ядер при некоторых ограничениях по энергопотреблению и диапазону измеряемого поля, соответствующих полярным условиям применения.
    В докладе представлен опыт эксплуатации, включая приполярные широты, конструкция и технические параметры ОЕМ магнитометров POS-1, POS-1gps и геологоразведочного MMPOS-1, обеспечивающих разрядность измерений 0,001 нТл при чувствительности (СКО) до 0,02 нТл с абсолютной погрешностью измерений до 0,1 нТл при пиковом энергопотреблении 3-4 Вт.
    Рассмотрена и утверждается перспективность векторных протонных магнитометров с циклированием подмагничивающих полей как вариометрического dIdD, так и абсолютного ID типа по компенсации (исключению) температурных дрейфов с одновременным абсолютным измерением модуля поля.

20. Suvorova A. V., L.-C. Tsai
Combined application of COSMIC/FORMOSAT-3 and POES data for diagnostics of
ionospheric condition
Center for Space and Remote Sensing Research, National Central University, Chung-Li, Taiwan

    This study concerns with an unresolved problem of generation of long-lasting ionospheric electron content (EC) enhancements, so-called positive ionospheric storms at low-latitude, in response to the geomagnetic storms. A storm event on 14-15 December 2006 was analyzed by using data on vertical total electron content (VTEC) measured by a worldwide network of ground-based GPS receivers and data on 3D ionospheric EC tomography provided by COSMIC/FORMOSAT-3/GPS radio-occultation (RO) technique. It was shown that one of very important factors in the study of the ionospheric storms is consistent choice of the quiet time period. Previous studies of this event [Lei et al.,2008a,b; Pedatella et al.,2009] used moderately disturbed day on December 13 as a day of “quiet conditions”. In contrast, using a period on December 2-4, when the solar and geomagnetic activity was very quiet, allowed revealing prominent positive ionospheric storms on the initial, main and recovery phases of the geomagnetic storm. Analysis of the dynamics of the positive storm over the Pacific Ocean showed an increase of ionization at low latitudes and its uplifting up to heights of 30 ~600 km during the storm main phase. Comparison of the VTEC dynamics with the electron fluxes demonstrate a good overlapping of the observed ionization enhancements with the low-energy particle precipitations at low latitudes above Pacific region. This fact indicates to importance of the magnetospheric mechanism in generation of the positive ionospheric storms.

21. Харин Е.П., Сергеева Н.А., Забаринская Л.П., Крылова Т.А., Нисилевич М.В.,
Родников А.Г., Шестопалов И.П.
Геофизические данные в национальной информационной системе данных МПГ
Геофизический центр Российской академии наук

    В научной программе участия РФ в проведении Международного полярного года (МПГ) 2007-2008 Геофизический центр РАН был определен как дисциплинарный Центр сбора геофизических данных МПГ. В рамках ФЦП «Мировой океан» и подпрограммы «Создание единой государственной системы информации об обстановке в Мировом океане» в ГЦ РАН была выполнена НИР с целью разработки технологии сбора, накопления и обмена геофизической информацией, полученной по программе МПГ 2007-2008 и до ее начала, и интеграции ее в информационную систему МПГ- Инфо, входящую в Единую Систему Информации об обстановке в Мировом Океане (ЕСИМО), созданную и функционирующую во ВНИИГМИ-МЦД. Создан каталог геофизических данных, полученных дисциплинарным Центром, и организован доступ пользователей к этому каталогу. Сформированы массивы геофизических данных МПГ. Данные зарегистрированы в базе метаданных и включены в информационные ресурсы системы МПГ- Инфо. Система МПГ- Инфо включает данные семи дисциплинарных центров РФ и является национальным Порталом МПГ 2007-2008.
    Были созданы описания метаданных для ряда массивов геофизических данных на английском языке в международном формате DIF для включения национальных данных в международный Портал «IPY Metadata Portal».
    Оба Портала объединяют информационные ресурсы всех участников МПГ 2007-2008 на уровне метаданных, обеспечивают возможность подключения новой информации и предоставляют пользователям сервис для поиска данных и информации в режиме on-line в хранилищах держателей данных.
    В российских Мировых центрах данных по солнечно-земной физике и физике твердой Земли создан web-сайт «МПГ 2007-2008» на русском и английском языках: http://www.wdcb.ru/WDCB/IPY/. На сайте представлена информация о программе МПГ и обеспечен свободный доступ пользователей к массивам и базам данных, имеющимся в МЦД по СЗФ и ФТЗ в электронном виде – геомагнитным, сейсмологическим, ионосферным, гравиметрическим данным, данным о тепловом потоке, о вулканах, о станциях регистрации космических лучей в полярных областях. Часть старых данных была переведена из аналогового в электронный вид. Организован виртуальный доступ к геофизическим данным по Арктике и Антарктике, представленными другими организациями в сети Интернет.

22. Харитонов А.Л., Харитонова Г.П.
Применение разработок метода пространственно-временной магнитной градиентометрии для оценки некоторых погрешностей градиентных съемок в баренцевоморском регионе Российской Арктики
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    При проведении измерений так называемого «курсового» градиента модуля полного вектора индукции магнитного поля grad(В) в Баренцевоморском регионе исполнители столкнулись с определенными проблемами, характерными для магнитных съемок проводимых в условиях Арктики и Антарктики. Любая градиентометрическая съемка спутниковая, авиационная, морская, наземная «курсового» (горизонтального) градиента поля, является строго говоря, дифференциальной магнитной (ДМ) съемкой с буксируемым на разных расстояниях от судна магнитометрами и использует частный дифференциал измеряемого поля (∂В/∂r), зависящий от пространственных координат. При выполнении морской съемки «курсового» градиента магнитного поля, в Баренцевоморском регионе, как и в любых съемках «курсового» градиента особенно в высоких широтах Арктики и Антарктики, у исполнителей возникали различные проблемы, приводящие к дополнительным погрешностям съемки: 1) отсутствие жесткой базы между буксируемыми магнитометрами (желательно было бы иметь один кабель или жесткую сцепку на два последовательно буксируемых магнитометра), 2) отсутствие датчиков глубины у буксируемых магнитометров, так как переменная разность глубин магнитометров дает дополнительные погрешности съемки, 3) наличие модульных (В), а не компонентных (векторных) магнитометров, 4) отсутствие датчиков магнитного поля высокой чувствительности не менее e = 0.01 (нТл/м), 5) отсутствие немагнитных судов- буксировщиков, для уменьшения девиационных помех, 6) проблемы выбора направлений съемки «курсового» градиента, 7) необходимость эмпирического подбора пространственной базы градиентометра.
    Для устранения хотя бы каких-то из перечисленных проблем авторы попытались применить некоторые теоретически полученные формулы, усовершенствованные при участии авторов, которые были уже использованы нами в методе пространственно- временной градиентометрии (ПВМГ). В частности, выбор пространственной базы (Dr) градиентометрической (дифференциальной) магнитной (ДМ) съемки можно производить теоретически, исходя из предполагаемой глубины залегания и горизонтальных размеров искомых магнитных объектов, как мы это уже делали применяя метод ПВМГ. Как показали наши расчеты в реальных арктических условиях Баренцева моря, база градиентометра (Dr) дифференциальным методом (ДМ), можно выбирать равной (1/10) предполагаемого  горизонтального размера искомого магнитовозмущающего объекта (r), а базу по глубине равную (1/10) от глубины его залегания. Однако, когда поиск магнитных объектов идет на больших глубинах и следовательно база градиентометра, исходя из этого выражения должна быть достаточно большой, можно воспользоваться разработками методома ПВМГ. Кроме того, в условиях непосредственного измерения «курсового» градиента мы имели возможность сравнивать результаты обоих методов: ДМ и ПВМГ. Неоднородности поля вариаций и девиация судна являлись для ДМ источниками погрешностей. Есть основания полагать, что ПВМГ свободен от такого рода погрешностей (Харитонов и др., 2005). Использование разработок ПВМГ позволило сделать некоторые оценки погрешностей магнитной съемки с использованием ДМ в условиях Баренцевморского региона Российской Арктики.
    Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 10-05-00343-а ).

23. Холодков К.И.1, Алешин И.М.1, БургучевС.С.1, КорягинВ.Н.1, СухорословО.В.2, ШогинА.Н.3
Инверсия геофизических данных (грид-приложение)
1Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН, г. Москва, Россия
2Институт системного анализа РАН, Москва, Россия
3Всероссийский институт научной и технической информации РАН, Москва, Россия
   
    Цель работы – создание грид-приложения, реализующего решение некоторого класса нелинейных обратных задач. Метод решения основан на использовании вероятностного подхода и формализма апостериорной функции распределения вероятности (АПРФ). В этом подходе вводится функции, называемая АПРФ, пропорциональная логарифму целевой функция (расстояние между данными наблюдений и результатом синтетического расчета для выбранной модели). При этом предполагается, что максимум АПРФ достигается в точке, соответствующей модели, которая наиболее адекватно описывает данные наблюдений, а форма максимума позволяет оценить точность определения параметров.
    В такой формулировке задача сводится к табулированию функции многих переменных, что может быть выполнено простым перебором. Однако объем вычислений катастрофически растет с увеличением размерности пространства моделей – числа независимых параметров. Использование распределенных вычислений позволяет существенно расширить круг задач, допускающих точное решение задач такого класса. Так как расчет значений АПРФ для разных точек пространства моделей выполняется независимо, то в такой постановке задача идеально подходит для использования распределенных слабо связанных вычислительных систем.
    Организация вычислений в грид-системах требует специальных навыков. Поэтому для широкого использования распределенных вычислений при решении геофизических задач целесообразно создать сервис, который позволит скрыть технические детали запуска задачи на грид-инфраструктуре, а также окажется полезным при анализе полученных результатов.
    В качестве тестового примера используется задача определения сейсмической анизотропии мантии Земли по волновым формам объемных волн. Запуск задачи осуществлялся на узлах европейской грид-инфраструктуры EGEE с использованием инструментария MaWo и собственной инфраструктуре на основе инструментария Globus Toolkit. Однако указанные инструменты не позволяют организовать эффективное использование инфраструктуры для одновременного запуска нескольких задач. Рассматриваются варианты создания специальных алгоритмов планирования в ГРИД системах, ориентированных на обработку массовых WEB запросов, которые смогут обеспечить эффективное использование грид-ресурсов, а также разумную обработку ситуации типа «отказ от обслуживания».

24. Шугай Ю.С.1, Веселовский И.С.1,2, Трищенко Л.Д.3
Развитие и использование базы данных о параметрах корональных дыр на Солнце для прогнозирования высокоширотной геомагнитной активности
1Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУ, Москва
2Институт космических исследований РАН, Москва
3Геомагнитная Лаборатория, Природные ресурсы Канады, Оттава

    В работе изучались возможности и качество прогнозирования полярных и авроральных геомагнитных индексов на основе развивающейся в НИИЯФ МГУ базы данных о параметрах корональных дыр. Многочисленные наблюдения показали, что высокоскоростные потоки солнечного ветра, связанные с прохождением корональных дыр по диску Солнца, часто оказывают определяющее влияние на состояние геомагнитного поля в высоких широтах. Прогноз геомагнитных индексов на трое суток вперед был построен напрямую, минуя расчеты промежуточных величин - скорости солнечного ветра и межпланетного магнитного поля исходя из вычисленных параметров корональных дыр на Солнце.
    В данной работе использовались среднесуточные индексы геомагнитной активности, представленные Канадской сетью геомагнитных обсерваторий (http://gsc.nrcan.gc.ca/geomag/data/index_e.php), для трех зон геомагнитной активности: полярной, авроральной и суб-авроральной. Эти индексы представляют собой максимальное изменение за сутки горизонтальной компоненты геомагнитного поля. В работе использовались данные с мая 2010 года по март 2011 года, период роста 24-го солнечного цикла.
    Информация о параметрах корональных дыр собирались по изображениям, полученным с новой космической обсерватории SDO/AIA, и была дополнена данными с космического аппарата PROBA2/SWAP. Система сбора параметров корональных дыр и ее использование для прогнозирования скорости солнечного ветра и геомагнитной активности является продолжением работ, начатых ранее в НИИЯФ МГУ, на основе данных, получаемых с космического аппарата SOHO/EIT. Для автоматического вычисления параметров корональных дыр был использован алгоритм, основанный на классификации пикселей изображения по пороговой интенсивности. Метод хорошо зарекомендовал себя при работе с изображениями, полученными с разных космических аппаратов в ультрафиолетовом диапазоне с центром на различных длинах волн.
    При исследовании качества прогнозирования полярных индексов геомагнитной активности для Канадского региона по параметрам корональных дыр использовались простые эмпирические формулы. Полученные результаты показывают, что прямое использование параметров корональных дыр дает лучший результат для прогнозирования полярного геомагнитного индекса. Между прогнозом на три дня вперед и измеренными значениями индекса значение коэффициента корреляции было равно 0.5, а значение средней относительной ошибки - 15%, на экзаменационном наборе данных с января по конец марта 2011 года. Следует учесть, что этот период соответствует росту спорадической активности Солнца, которая влияла на формирование потоков солнечного ветра и на поведение геомагнитных индексов.
    Учитывая глобальный характер геомагнитных бурь, аналогичные результаты можно ожидать и для других геомагнитных обсерваторий, а не только для использованной нами Канадской сети станций. Однако региональные особенности магнитосферы, ионосферы, атмосферы и самой Земли, требуют отдельного рассмотрения с использованием соответствующих данных.
    Поученные прогнозы с заблаговременностью более суток имеют практическое значение для удобного проведения геомагнитных съемок на местности, при оценке ожидаемых условий в ближнем космосе и верхней атмосфере.

25. Янке В.Г, Осипенко А.С., Белов А.В., Ерошенко Е.А., Клепач Е.Г.
Практические задачи вариаций космических лучей, базы данных и интернет-
технологии
Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В.Пушкова РАН, г.Троицк МО

    В работе рассмотрены базы данных для исследования вариаций космических лучей, созданные в ИЗМИРАН или при его непосредственном участии. Это база данных мировой сети нейтронных мониторов idb (организована 1997 году). База данных высокого разрешения мировой сети нейтронных мониторов nmdb (организована в 2007 году), база данных мировой сети мюонных детекторов mddb (организована в 2010 году) и база данных уникальных измерений umdb (организована в 2011 году). Последние создавались с привлечением WEB интерфейса phpMyAdmin для администрирования баз данных MySQL. Рассмотрены различные варианты обновления баз данных в реальном времени данными мониторинга станций космических лучей. Описана система инструментов, которые обеспечивают взаимодействие между СУБД и пользовательскими приложениями, которые могут использовать базу данных в качестве удаленного источника данных. Приводится описание ряда практических задач вариаций космических лучей.