Методическое пособие 742

по показателям объемного расхода, резидентного времени вспышки, эффективности системы возбуждения биолюминисцентных организмов. Существуют различия в конструктивных особенностях, типах светочувствительного датчика, методике измерений и калибровки. Любое прямое сравнение БПБ различных батифотометров не возможно, если не была произведена взаимная калибровка этих батифотометров в лабораторных условиях. Кроме того, множество существующих батифотометров представлены в единичных экземплярах.

Рис. 2. Конструктивные особенности батифотометров. Обозначения: (A) Модифицированный батифотометр Гительзона И.И. [15]. (B) HIDEX батифотометр [28].

(C) MOORDEX батифотометр [13]. (D) MBBP [18]

Появление на рынке таких коммерчески доступных батифотометров как Underwater

Bioluminescence Assessment Tool (U-BAT) от компании WET Labs (http://www.wetlabs.com),

GLOWtracka от компании Chelsea Technologies Group (www.chelsea.co.uk) или Сальпа-М2 от НПП Аквастандарт (http://ecodevice.com.ua) возможно приведет к увеличению количества взаимно сравнимых результатов исследований по измерению морского биолюминесцентного потенциала.

Литература

1.Битюков Э.П., Евстигнеев П.В., Токарев Ю.Н. Светящиеся Dinoflagellata Черного моря и влияние на них антропогенных факторов / Э.П. Битюков, П.В. Евстигнеев, Ю.Н. Токарев // Гидробиологический журнал. - Киев: Изд-во «Наукова думка», 1993. - Т. 29. - №4.- С. 27-34.

2.Брянцев В.А., Брянцева Ю.В. Многолетние изменения в фитопланктоне глубоководной части Черного моря в связи с естественными и антропогенными факторами / В.А., Брянцев, Ю.В. Брянцева // Экология моря. - Севастополь: Изд-во «Институт морских биологических исследований им. А.О. Ковалевского РАН», 1999. - Вып. 49. - С. 24-28.

3.Георгиева Л.В. Видовой состав и динамика фитоцена / Л.В. Георгиева // Планктон Черного моря. В кн.: под ред. А.В. Ковалѐв [и др.]; отв. ред.: А.В. Ковалев, З.З. Финенко; АН Украины, Ин-т биологии южных морей им. А.О. Ковалевского. - Киев: Изд-во «Наукова думка», 1993. - 280 с. - С. 205-207.

111

4.Гительзон И.И., Гладышев М.И., Дегерменджи Ф.Г. Экологическая биофизика и еѐ роль в изучении водных экосистем / И.И. Гительзон, М.И. Гладышев, Ф.Г. Дегерменджи [и др.] // Биофизика. - М.: Изд-во «ФГУП «Академический научно-издательский, производствен- но-полиграфический и книгораспространительный центр «Наука», 1993. - Т.38, № 6. - С. 10691078.

5.Гладышев М.И. Основы экологической биофизики водных систем / М.И. Гладышев; отв. ред. А.Г. Дегерменджи; СО РАН, Институт биофизики, Красноярский государственный технический университет. - Новосибирск: Изд-во «СО РАН Наука», 1999. - 113 с.

6.Нарусевич Т.Ф. [и др.] Взаимосвязь структуры планктона и биолюминесценции как метод биомониторинга Черного моря / Т.Ф. Нарусевич, В.Г. Шайда, П.В. Евстигнеев, В.В. Давыдов / Экология и рациональное использование природных ресурсов южного региона Украины. В кн.: под ред. В.И. Беляева. - Севастополь: Изд-во «Морской гидрофизический институт национальной академии наук Украины (МГИ НАНУ)», 1985. - С. 273276.

7.Лямин А.Г.,Лямина Н.В. Аннотированный список биолюминесцентных Dinophyceae Чѐрного моря / А.Г. Лямин, Н.В. Лямина // Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность - 2017: сборник статей по материалам научно-практической конференции с международным участием «Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность - 2017» (11-15 сентября 2017 г.) / под ред. Ю. А. Омельчук, Н. В. Ляминой, Г. В. Кучерик. - Севастополь: СевГУ, 2017. - 1617 с. - С. 801-810.

8.Лямина Н.В. Динамика параметров поля биолюминесценции в Чѐрном море и их сопряжѐнность с факторами среды: диссертация / Н.В. Лямина //Диссерация на соискание учѐной степени канд. биолог. наук: спец. 03.02.10 «Гидробиология». - Севастополь, 2014. - 133 с.

9.Лямина Н.В., Лямин А.Г. Влияние природных и антропогенных факторов на формирование биолюминесцентного потенциала Чѐрного моря /Н.В. Лямина, А.Г. Лямин // Научная и производственная деятельность - средство формирования среды обитания человечества: материалы Всероссийской молодежной научно-практической конференции (с международным участием). Ответственный редактор Д.С. Дроздов, М.Р. Садуртдинов. В сборнике трудов, 2016. - 291 с. - С. 180-186.

10.Нарусевич Т.Ф., Токарев Ю.Н. Фитопланктон и биолюминесценция в Средиземном море в летний период / Т.Ф. Нарусевич, Ю.Н. Токарев // Гидробиологический журнал. - Киев: Изд-во «Наукова думка», 1989. - Т. 25. - № 6. - С. 10-16.

11.Рубцова С.И. [и др.] Разработка научных основ интегрированного управления прибрежной зоной Крыма /С.И. Рубцова, А.Г. Лямин, Н.В. Лямина, М.В. Пузаков, Л.В. Пузакова // Системы контроля окружающей среды. - Севастополь: Изд-во «ФГБНУ «Институт природно-технических систем», 2016. - Вып. 4(24). - С. 135 -141.

12.Токарев Ю.Н. Основы биофизической экологии гидробионтов: монография / Ю.Н. Токарев. - Севастополь: Изд-во «ЭКОСИ–Гидрофизика», 2006. - 342 с.

13.Case, J.F., Widder, E.A., Bernstein, S., Ferrer, K., Young, D., Latz, M.I., Geiger, M., & Lapota, D. Assessment of marine bioluminescence. Naval Research Reviews, 1993. - XLV(2). - P. 31-41.

14.Dunlap, P.V., Urbanczyk, H. Luminous bacteria. In: Rosenberg E (ed) The prokaryotes: prokaryotic physiology and biochemistry. - Springer: Berlin, 2013. - P. 495-528.

15.Gitelson, I.I., and Levin, L.A. Bioluminescence in Oceanology. J. Bioluminescence and Chemiluminescence, 1989. - Vol. 4. - P. 555-562.

16.Haddock, S.H.D., Moline, M.A., Case, J.F. Bioluminescence in the sea. Annual Review of Marine Science, 2010. - Vol. 2. - P. 443-493.

17.Harvey, E.N. Bioluminescence. New York: Academic Press, 1952. - 649 pp.

18.Herren, C. M., Haddock, S. H. D., Johnson, C., Orrico, C. M., Moline, M. A., Case, J. F. A multi-platform bathyphotometer for fine-scale, coastal bioluminescence research. - Limnol Oceanogr Methods, 2005. - Vol. 3. - P. 247-262.

112

19.Herring, P.J. Systematic distribution of bioluminescence in living organisms. - J. Biolumin Chemilumin, 1987. - Vol. 1(3). - P. 147-163.

20.Konovalov S.M. Anthropogenic impact and ecosystems of the Black Sea. - CIESM Science series, 1995. - Vol. 1. - P. 53-83.

21.Nowell, A., Holman, R., Mitchell, B.G., Oltman-Shay, J., Briscoe, M.G., Whitman, E.C., Walker, D., Nelson, S.A., Swerda, J. Oceanography and Naval Special Warfare: Opportunities and Challenges. National Research Council. - Washington, D.C.: National Academy Press, 1997. - doi: 10.17226/5916.

22.Seliger, H.H., Fastie, W.G., McElroy, W.D. Towable photometer for rapid area mapping of concentrations of bioluminescent marine dinoflagellates. - Limnol Oceanogr, 1969. - Vol. 14. - P 806-813.

23.Shimomura, O. Bioluminescence: Chemical Principles and Methods. - Singapore; Hackensack: World Scientific Publishing, 2006. - 470 p.

24.Tokarev Yu.N. Bioluminescence of plankton organisms as an index of the neritic aquatoria pollution / Yu.N. Tokarev, P.V. Evstigneev, V.I. Vasilenko, O.V. Mashukova, N.V. (Burmistrova) Lyamina // Proceedings of the Eighth Intern. Conf. on the Mediterranean Coastal Environment, MEDCOAST 07, 13-17 November 2007, Alexandria, Egypt, Middle East Technical University, Ankara, Turkey, 2007. - Vol. 2. - Р. 925-936.

25.Tokarev Yu.N. Influence of various dozes of gamma irradiation on Black Sea Noctiluca bioluminescence / Yu.N. Tokarev. - Interaction between water and alive substance: Proc. Inter. Symposium., Odessa, 6-10, Oct. 1979. - М., 1979. - Vol. 2. - Р. 38-41.

26.Tokarev Yu.N., Bityukov E.P., Williams R., Vasilenko V.I., Piontkovski S.A. and Sokolov B.G. The bioluminescence field as an indicator of the spatial structure and physiological state of the planktonic community at the Mediterranean sea basin / Yu.N. Tokarev, E.P. Bityukov, R. Williams [et al.] // Kluwer Academic Publishers, The Netherlands, 1999. - P. 407-416.

27.Tokarev Yu.N., Shulman G.E. Biodeversity in the Black Sea: effects of climate and anthropogenic factors // Hydrobiologia, 2007. - P. 23-33.

28.Widder, E.A. [et al.] A new large volume bioluminescence bathyphotometer with defined turbulence excitation / E.A. Widder, J.F. Case, S.A. Bernstein, S. MacIntyre, M.R. Lowenstine, M.R. Bowlby, D.P. Cook // Deep-Sea Res, 1993. - Part I. - Vol. 40(3). - P. 607-627.

ФГАОУ ВО «Севастопольский государственный университет»

A.R. Asanova, V.S. Moiseeva, A.G. Lyamin, N.V. Lyamina

BIOPHYSICAL METHODS OF MONITORING: STUDY OF BIOLUMINESCENCE FIELD

OF THE WORLD OCEAN

Where a variety of bioluminescent organisms of the World Ocean is shown. The analysis of submersibles of the instrumentation pool for a research of bioluminescent potential was carried out in situ. The paper illustrates application of bioluminescence field parameters for operational evaluation of water ecosystems’ functioning

Key words: monitoring, bioluminescence, World Ocean

Federal State Autonomous Educational Institution of Higher Education «Sevastopol State University»

113

УДК 551.58

Ю.В. Никитенко, С.М. Комиссаров

ВОЗДЕЙСТВИЯ ЧЕЛОВЕКА НА ОБЛАЧНОСТЬ И ИХ ВОЗМОЖНЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ

Встатье рассмотрены методы и способы воздействия на облачность, и туманы, история и зарубежный опыт работ

вэтой области. Даны возможные варианты вредного воздействия используемых веществ на здоровье человека

Ключевые слова: туманы, облака, авиация, йодистое серебро, цементная пыль, генераторы

На самые главные праздники нашей страны в столице, как правило, устанавливается хорошая погода. Ни для кого не секрет, что для проведения массовых мероприятий и различных шоу, в том числе авиационных, осуществляется искусственный «разгон» облаков.

В нашей стране монополия на эти мероприятия принадлежит отделу активных воздействий Росгидромета. Методика создания благоприятных условий погоды была разработана специалистами Росгидромета в 1990 году, и начала масштабно применяться с 1995 года. Впервые по-настоящему она была опробована на праздновании 50-летия Победы. Впоследствии облака разгоняли на период открытия и закрытия Всемирных юношеских игр в 1998 году, во время празднования 850-летия Москвы. На сегодняшний день российская служба по разгону облаков считается лучшей в мире. Другие страны пока лишь берут на вооружение наш опыт, но пока активно его не применяют.

Однако мало кто знает, что опыт искусственного улучшения погодных условий, а именно предотвращение выпадения осадков в конкретный период времени, метеорологи переняли от военных, где погода напрямую влияет на безопасность полетов воздушных судов. Раскрытие аэродромов от туманов и облачности является частью обширной комплексной проблемы воздействия человека на погоду. Для метеорологического обеспечения авиации необходимы надежные методы искусственного рассеяния облаков и туманов, позволяющие создать на определенное время зону улучшенной видимости (рассеять нижнюю часть облаков) и осуществить взлет и посадку воздушных судов. Туман и низкие облака можно рассеять, воздействуя на их внутреннюю структуру. Капли тумана или облака можно испарить или каким-либо образом удалить, или же укрупнить и заставить выпасть. Можно воздействовать на фазовое состояние частиц и облака, используя эффект различия упругости насыщения над водой и льдом.

Возможный путь воздействия - понижение силы поверхностного натяжения капель с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ). Однако опыт проведения работ по разработке средств и методов воздействия на атмосферные процессы в нашей стране и за рубежом показывает, что не все из указанных путей воздействия на внутреннюю структуру низких облаков и туманов можно реализовать достаточно эффективно.

Наиболее простым и эффективным является воздействие на переохлажденные туманы и облака. В настоящее время установлена возможность рассеяния туманов (низких облаков) реагентами различного типа, разработана количественная теория процесса образования зародышей льда в переохлажденных облаках и туманах, определена необходимая дозировка реагентов и оценена их эффективность [1].

Существуют и другие методы воздействия на туманы, и низкие облака, в частности акустический, электрический, метод, использующий лазеры. Однако они так и остались на стадии экспериментов. Методы рассеивания переохлажденных туманов на аэродромах путем засева их льдообразующими реагентами с легкомоторных самолетов широко применяются за рубежом в целях повышения регулярности полетов авиации. В качестве льдообразующего реагента при этом, как правило, используется йодистое серебро. На лекгомоторный самолет устанавливаются одноразовые пиротехнические генераторы дыма, каждый из которых со-

114

держит по 40 г йодистого серебра и обеспечивает дымообразование в течение 5 минут. Кроме того, может использоваться многоразовый подвесной генератор реагента, состоящий из баллона, содержащего легковоспламеняющийся раствор йодистого серебра в ацетоне и размещенной под ним камеры сгорания.

За рубежом авиационные работы по рассеиванию переохлажденных туманов на аэродромах путем засева их льдообразующими реагентами считаются экономически выгодными, то есть результаты их предсказуемы, а стоимость их проведения не превышает размера возможных убытков, связанных с нарушением регулярности полетов по метеоусловиям и понижением уровня безопасности полетов.

Проблема рассеяния теплых туманов и низких слоистых облаков, т.е. туманов и облаков, полностью расположенных ниже уровня с температурой 0 °С, является наиболее сложной.

Анализ методов воздействия показал, что наиболее пригодны для этой цели тепловые методы. Они не связаны с введением в атмосферу замутняющих частиц, являются быстродействующими, мало зависят от микрофизических характеристик тумана.

При нагревании тумана происходит перестройка его структуры, водность уменьшается, видимость улучшается. Однако при определенных условиях (при температуре ниже -29 °С) сжигание углеводородного топлива (типа керосина) может приводить к уплотнению тумана. Нагревание воздуха вызывает также изменение стратификации атмосферы: она становится более неустойчивой, возникает вынужденная конвекция, способствующая рассеянию тумана. Метод рассеивания туманов с температурой выше 0 °С путем повышения температуры окружающего воздуха была впервые широко применена во время Второй мировой войны в Великобритании для обеспечения возможности приземления боевых самолетов после возвращения с заданий.

Системами FIDO (Fog Investigation Dispersal Operations) для теплового рассеивания туманов были оборудованы 15 аэродромов. Система FIDO состояла из ряда проложенных вдоль взлетно-посадочной полосы перфорированных трубок, в которых сгорало подаваемое под давлением авиационное горючее (за 20 мин расходовалось около 50 т бензина). С ноября 1943 года до конца войны с помощью системы FIDO приземлилось свыше 2500 самолетов с 10000 членов экипажа на борту. По заключению специалистов из США «эффективность системы слишком дорога, чтобы можно было оправдать ее постоянное использование для гражданской авиации».

В 1970 году в аэропорту Орли (Франция) была установлена система «Турбоклэр», в которой рассеивание (испарение) тумана обеспечивалось за счет подачи струйных потоков горячего воздуха от реактивных двигателей, размещенных в подземных камерах вдоль ВПП. Однако экономическая эффективность подобной системы ставиться зарубежными экспертами под сомнением.

С 1979 года работы по созданию устройств для теплового рассеяния туманов в аэропортах проводились в геофизической лаборатории ВВС США. С учетом требований ИКАО разрабатываются три категории систем, рассчитанных соответственно на рассеяние тумана над ВПП до высот 60, 30 и 15 метров с обеспечением визуальной видимости до 800, 400 и 200 метров и общей длины очищенной зоны до 1500, 790 и 450 метров [1]. Как видим, «разгон» облаков не является чем-то новым и эксклюзивным для нашей страны. За рубежом такие мероприятия тоже проводятся и относительно давно. Однако там их цель связана исключительно с безопасностью полетов военной и гражданской авиации. Почему же никто, кроме нас, не «разгоняет» облака просто ради хорошей погоды? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться, как и с помощью чего происходит процесс «засеивания».

Введение реагента в облака осуществляется с помощью отстрела специальных боеприпасов, снаряженных препаратами, содержащими йодистое серебро, посредством ручного сброса порошкообразного сорбента (цемента) или твердой углекислоты через люки, испарением жидкого азота (t= -190 °C) в забортное пространство через трубопровод из сосудов

115

Дьюара [1]. Попадая в облака, частицы реагента концентрирует влагу вокруг себя, «вытягивая» из туч воду. В результате, над районом, где распылят сухой лед или йодистое серебро, практически сразу начинается сильный дождь. По пути к Москве тучи уже истратят весь «боезапас» и рассеются. Но завидовать жителям столицы, небо над которой всегда могут «расчистить», не стоит. Руководитель общественной экологической организации «Экозащита» Владимир Сливяк уверен: «Искусственное устранение природных осадков над Москвой нередко ведет к тому, что потом лить, как из ведра, дождь может очень долго». Так случается, когда резко меняется влажность воздуха, изменяется и направление движения воздушных фронтов. Такая картина наблюдалась после разгона туч над Москвой в честь Дня независимости России - 12 июня 2005 года. К примеру, жители Тверской области утверждают, что после проведения мероприятий по улучшению погоды в столице, у них в регионе выпадают осадки невероятной интенсивности. Как следствие, перепад атмосферного давления, плохое самочувствие людей, ухудшение условий ведения сельскохозяйственных работ и прочие неприятности. Напомним, что зимой, в ожидании больших снегопадов, правительство Москвы решило, было, разгонять даже снежные тучи. Но до практической стороны на сей раз дело не дошло. Современная наука пока не в состоянии говорить об отдаленных последствиях подобного вмешательства, а они могут быть непредсказуемыми. Если попытаться разобраться с теми веществами, которые используются для распыления в атмосфере, то станет очевидно, что совсем без последствий такое вмешательство в природу просто не может пройти.

Серебро – это тяжелый металл, в санитарных нормах России СанПиН 2.1.4.559-96 серебру присвоен класс опасности 2, «высокоопасное вещество». Таким образом, Госсанэпидемнадзор официально постановил, что серебро стоит в одном ряду со свинцом, кобальтом, кадмием, мышьяком, цианидами и другими общепризнанными ядовитыми веществами, имеющими такой же класс опасности и близкие уровни допустимой концентрации. Как и большинство тяжелых металлов, серебро медленно выводится из организма и при постоянном поступлении может накапливаться. В больших концентрациях йод оказывает разрушительное воздействие на белковые структуры клеток тела. Развивается химический ожог слизистых оболочек, боль, отеки. Возможно, развитие аллергических реакций и анафилактического шока. В случае отѐка гортани, бронхов и лѐгких возникает удушье. Йод хорошо всасывается из пищеварительного тракта в кровь, после чего наступает общее отравление с признаками поражения центральной нервной системы, печени, сердечнососудистой системы и почек. Оно откладывается также в кожных покровах, слизистых, в почках, селезенке, костном мозге, стенке капилляров, эндокринных железах, в хрусталике и роговице глаза. Накопление серебра в организме человека вызывает специфическое заболевание, называемое «аргироз», проявляющееся в изменении цвета глаз, слизистых и кожи, которые могут приобретать цвет от серовато-голубоватого до аспидно-серого. По данным Агентства по Охране Окружающей Среды США (USEPA) аргироз вызывается накоплением в организме в среднем 1 г серебра. Разовая доза солей серебра в 10 г (6,35г в пересчете на чистое серебро) оценивается ВОЗ как смертельная.

Цементная пыль, оказавшаяся в воздухе, воздействует на организм с трех сторон: глаза, кожа, легкие. Глаза начинают часто слезиться, тем самым защищая организм от внешнего раздражителя. Затем цементная пыль начнет осушать кожу человека, поглощая из нее влагу. Таким образом, кожа становится сухой, появляются трещины и ранки. Данный процесс является весьма болезненным и неприятным, и может повлечь за собой инфекционные заболевания. Но самая опасная область, куда может попасть цементная пыль - это легкие. Мягкая легочная ткань постепенно становиться огрубевшей. При попадании цементной пыли в легкие начинается необратимый процесс разрушения. Структура легких меняется и появляется хронический бронхит или астма. Этот процесс происходит постепенно, и человек может не сразу почувствовать негатив. Как видим, и йодистое серебро, и цементная пыль сами по себе довольно агрессивные вещества.

Однако, по мнению метеорологов, все разговоры по поводу негативных последейст-

116

вий реагентов не имеют под собой никаких оснований. Руководитель отдела активных воздействий Росгидромета Валерий Стасенко говорит: «Выводы экологов относительно того, что дождливая погода является следствием наших мероприятий, это не более чем домыслы… Нам известны периоды существования облаков, известны закономерности выпадения и формирования осадков». Но, тем не менее, по его словам, чтобы делать такие выводы, необходимо измерять уровень аэрозоля в атмосфере, его концентрацию, установить тип аэрозоля. Без этих данных подобные утверждения голословны. К сожалению, такие исследования еще не проводились, по крайней мере, данных об этом нет. Эти работы либо не финансируются, либо не проводятся, поэтому и обнаружить нарушения природного баланса и, как следствие, вреда экологии и здоровью людей, невозможно.

Литература 1. Дорофеев, В.В. Воздействие на атмосферные явления и процессы: учеб. пособие

/В.В. Дорофеев, И.Е. Кузнецов, А.Н. Маслобойщиков. - Воронеж: Изд-во «ВАИУ», 2010. - 193 с.

ФГКВОУ ВПО «Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военновоздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)

Yu.V. Nikitenko, S.M. Komissarov

IMPACTS OF THE PERSON ON OVERCAST AND THEIR POSSIBLE CONSEQUENCES

In article methods and ways of impact on overcast and fogs, history and foreign experience of works in this area are considered. Possible options of harmful effects of the used substances on health of the person are given

Key words: fogs, clouds, aircraft, iodide silver, cement dust, generators

Federal State Official Military Educational Institution of Higher Professional Education Military Educational Research Centre of Air Force «Air Force Academy named after professor

N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin» (Voronezh)

УДК 528.88

В.О. Скрипачев1, О.В. Яковлев2, Ю.А. Полушковский1

О ПРИМЕНЕНИИ КОСМИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ МОНИТОРИНГА ПРЕДВЕСТНИКОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

Продемонстрированы технологии космического мониторинга, которые могут быть использованы для диагностики сейсмической активности. Приведены результаты исследования возмущений в ионосфере и атмосфере, зарегистрированные перед сильными землетрясениями

Ключевые слова: космический аппарат, бортовая научная аппаратура, обработка данных, землетрясение, ионосфера, электронная плотность, атмосфера, профиль температуры

В настоящее время актуальным является создание космических систем на безе малых космических аппаратов (МКА), которые по ряду своих технических возможностей соизмеримы с потенциалом больших космических аппаратов. МКА экономически целесообразны, имеют возможности модификации состава бортовой целевой аппаратуры для решения прикладных задач. Кластеры на основе МКА позволяют повысить оперативность и глобальность сбора данных о состоянии окружающей среды, что особенно важно для создания систем мониторинга опасных природных явлениях.

Среди задач мониторинга опасных природных явлений особое место занимает задача диагностики предвестников повышенной сейсмической опасности, представляющей существенную угрозу для населения и инфраструктуры сейсмоопасных регионов. Так, например, только для РФ свыше 25 % ее территории может подвергаться землетрясениям магнитудой 7 баллов и выше. Процесс подготовки сильных коровых землетрясений сопровождается появ-

117

лением различных предвестников: деформация земной коры, вариации электромагнитного поля, аномальные облачные образования. Основной задачей по выявлению предвестников землетрясений из космоса является диагностика пространственно-временных параметров окружающей среды в сейсмоактивных регионах. Следует отметить, что природные явления, связанные с сейсмической активностью, проявляются не только в литосфере и атмосфере, но и в ионосфере, где они наблюдаются за несколько часов или дней как до, так и после землетрясения [1]. К настоящему времени накоплен большой эмпирический материал и проведены обширные теоретические исследования физических процессов в ионосфере, выступающих в роли предвестников (предикторов) подготовки землетрясений на разных стадиях, выявление которых доступно бортовой научной аппаратурой МКА. Актуальность диагностики ионосферных предвестников повышенной сейсмической опасности посредством бортовой научной аппаратуры (БНА) МКА обусловлена высокими требованиями по оперативности получения данных и глобальности обзора поверхности Земли.

Известно, что некоторые виды предвестников землетрясений, например, вариации полного электронного содержания, можно зафиксировать наземными средствами наблюдений путем расчета на основе принятых наземными приемниками сигналов глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) GPS/ГЛОНАСС. Однако, поскольку наземные службы недостаточно отражают изменения ионосферных параметров в силу пространственных ограничений подобных измерений, то для эффективного краткосрочного анализа предвестников сейсмической опасности с учетом требований по глобальности наблюдений необходимо использование космического сегмента, обеспечивающего проведение ионосферных измерений на различных высотах. Рассмотрим некоторые аспекты обработки БНА МКА. Для проведения исследования выбраны зарубежные КА CHAMP и КА DEMETER.

КА CHAMP с 15.07.2000 до 19.09.2010 находился на орбите высотой ~380 км и наклонением 87.3°, что позволило в течение 10 лет проводить исследования ионосферы почти на всех географических широтах. В состав БНА МКА входил зонд Ленгмюра, измерявший электронную плотность в ионосферной плазме с периодичностью 15 секунд и точностью 10 % [2]. Данные измерений КА CHAMP представлены на сайте http://gfz-postdam.de.

Для изучения явлений, предшествующих землетрясениям и возбуждающих электромагнитные волны в верхней атмосфере, а также для обнаружения электромагнитной эмиссии над сейсмоактивными регионами по заказу Французского Космического Агентства в период 29.06.2004 по 9.12.2010 на круговой орбите высотой ~ 700 км функционировал КА DEMETER. Данные КА DEMETER авторами были получены с сайта https://cdpparchive.cnes.fr.

Для проведения исследований с сайта https://earthquake.usgs.gov также были отобраны 12 землетрясений, с глубиной эпицентра не более 50 км, имеющих магнитуду не менее 7 баллов и произошедших в период, соответствующий активному функционированию КА (табл. 1). Для учета геомагнитной обстановки в исследуемый период времени выполнен анализ Kp индексов, предоставленных на сайте https://omniweb.gsfc.nasa.gov.

Анализ бортовых данных относительно даты сейсмического события проводился на интервале наблюдений от минус 60 до 10 суток. Таким образом, для каждого события анализировались 71 сутки. За этот период отбирались спутниковые наблюдения и данные о геомагнитной обстановке.

Предварительная обработка спутниковых данных с учетом размера зоны подготовки

где M – магнитуда землетрясения.

Дальнейшая обработка заключалась в осреднении полученных значений измеренных параметров (электронной и ионной плотностей, и температуры электронов) в зависимости от местного времени (LT). При этом данные, относящиеся к интервалу от 6 до 18 LT, классифицировались, как дневные, остальные - ночные.

К систематизированным данным применялась методика, изложенная в [4]: определялась медиана M, как наиболее устойчивая характеристика, отражающая среднюю тенденцию

где Q3 – значение третьего квартиля; Q1 – значение первого квартиля.

Расчет верхних и нижних границ для анализируемых параметров выполнялся по фор-

Далее определялись значимые значения исследуемого параметра, те, которые выходили за верхнюю или нижнюю границу. Для диагностики краткосрочных предвестников целесообразно оценивать данные, полученные за 15 дней до сейсмического события. Для реализации данной методики и визуализации результатов были разработаны вычислительные программы для ПЭВМ.

На рис. 1а показано, что по данным КА DEMETER за 9 суток до землетрясения увеличивается электронная плотность Ne. Результаты, полученные по данным КА CHAMP, показали, что за 15 суток до землетрясения увеличивается электронная плотность Ne, превышающая рассчитанные границы на минус 8-ые и минус 3-ьи сутки (рис. 1б). При этом уменьшение Ne по данным КА CHAMP, вероятно, обусловлено как баллистическими особенностями орбиты КА, так и режимом работы бортовой аппаратуры. Геомагнитная обстановка в этот период была спокойной. Для диагностики предвестников землетрясений может использоваться БНА, работающая в различных диапазонах электромагнитного спектра. В [5] показаны примеры выявления статистически значимых связей повышенной сейсмической активности с тепловыми аномалиями земной поверхности. При этом отмечалось, что метеорологические процессы (состояние облачности, туманы), маскирующие полезный сигнал при проведении космической съемки в инфракрасном спектральном диапазоне, а также зависимость обнаружения тепловых аномалий от времени суток, являются основной проблемой их регистрации. Достижение всепогодности и непрерывности выявления тепловых аномалий на земной поверхности с большей информативностью возможно посредством применения пассивных СВЧ-радиометров, устанавливаемых на борту КА.

119

Рис. 1. Результаты обработки дневных (06-18 LT) данных КА DEMETER и КА CHAMP для землетрясения в Китае 12.05.2008 г. Обозначения: а) изменение электронной плотности по данным КА DEMETER; б) изменение электронной плотности по данным КА CHAMP. Стрелкой отмечены сутки землетрясения

Для проведения исследований были отобраны 4 землетрясения с глубиной эпицентра не более 50 км и имеющих магнитуду не менее 7 баллов и произошедших в период, соответствующий активному функционированию КА «Метеор-М» №2 (табл. 2). Для выполнения анализа данных был разработан алгоритм обработки и программа для ПЭВМ.

На первом этапе обработки сформированы массивы данных, содержащие значения радиояркостных температур, полученных в различных каналах СВЧ-радиометра МТВЗА КА «Метеор-М» и выполнен расчет географических координат для каждого пиксела изображения. Далее по полученным координатам рассчитано расстояние от каждого пиксела до эпицентра землетрясения и учитывалось расстояние по формуле (1).

120