Будущим исследователям Арктики есть где развернуться
В юбилейный год 310-летия уроженца Архангельской области М.В.Ломоносова на базе Северного (Арктического) федерального университета (САФУ) прошла Всероссийская школа молодых ученых «Системный анализ динамики природных процессов в российской Арктике». Ее основным организатором выступил Геофизический центр Российской академии наук (ГЦ РАН), а финансовую поддержку оказали Российский научный фонд в рамках гранта №21-77-30010 «Системный анализ динамики геофизических процессов в российской Арктике и их воздействие на развитие и функционирование инфраструктуры железнодорожного транспорта» и головной научный институт РЖД АО «НИИАС». Школа была посвящена актуальным вопросам комплексного изучения и освоения Севера России. Ее участниками стали полсотни молодых ученых со всей страны и из ближнего зарубежья. Для них с лекциями в области сейсмологии, геомагнетизма, климатологии, гидрологии, дистанционного зондирования, геоинформатики, экологии и смежных дисциплин выступили ведущие специалисты Российской академии наук и САФУ.
Руководитель проекта РНФ, заведующий лабораторией физики околоземного пространства Института физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН доктор физико-математических наук, профессор Вячеслав ПИЛИПЕНКО рассказал «Поиску», почему в последние годы к Арктике привлечено особое внимание геофизиков.
В первую очередь это связано с тем, что крупный российский и мировой бизнес активно входит в Арктическую зону РФ: становятся реальными перспективы круглогодичного транспортного пути из Азии в Европу через Северный морской путь, осваиваются месторождения нефти и газа на Арктическом шельфе и побережье. Под координацией ОАО РЖД не без трудностей, но строится Северный широтный ход — железная дорога между Салехардом и Новым Уренгоем, далее на восток до морского порта Дудинка, с последующим сопряжением с Норильской железной дорогой. Однако именно эти регионы планируемого промышленного развития в наибольшей степени подвержены воздействию негативных геофизических фактов: космической погоде, сейсмичности и льдотрясениям, климатическим изменениям и подтаиванию вечной мерзлоты.
Но учеными всего мира движет и чисто научный интерес. По сравнению с изученными вдоль и поперек средними широтами на высоких широтах остается немало возможностей обнаружить что-то новое и ранее неизвестное в физике Земли. Но поскольку время великий географических открытий в геофизике прошло, отдельные экспедиции или обсерватории не дают принципиально новой информации. При этом колоссальный поток цифровых данных с сетей геофизических станций и спутников отрывает возможность совершенно иных подходов к их анализу, основанных на концепциях больших данных и искусственного интеллекта. Эти интеллектуальные подходы позволят не только описывать геофизику Арктики в целом, но и строить прогностические модели ее эволюции. Реализовать эти задачи сможет уже новое поколение исследователей Арктики.
Есть и еще одна немаловажная причина интереса к Арктике. Вся история человечества учит, что если страна оставляет без внимания какую-то свою территорию, то рано или поздно она ее потеряет. Поэтому присутствие России в Арктике в виде сетей обсерваторий, экспедиций, развития соответствующей инфраструктуры имеет не только научное, но и геополитическое значение.
Один из вопросов, обсуждаемый на Школе, — что такое космическая погода и какое нам до нее дело? Доклад на эту тему сделал В.Пилипенко.
— Сам термин «космическая погода» характеризует состояние частиц разных энергий, электромагнитных полей и токов в околоземном пространстве, которое резко и зачастую непредсказуемо меняется под действием солнечной активности, — пояснил ученый. — Общеизвестным проявлением возмущения космической погоды являются вспышки полярных сияний. Однако это завораживающее зрелище таит в себе немало опасностей для технологических систем. Именно в области аврорального овала (охватывающей Землю и заполненной полярными сияниями) происходит высыпание энергичных электронов и протекают интенсивные ионосферные токи. Возмущения геомагнитного поля в этом месте возбуждают геоиндуцированные токи в линиях электропередачи и трубопроводах, которые выводят из рабочего режима промышленные трансформаторы и усиливают электрокоррозию трубопроводов. Турбулентность ионосферной плазмы в области аврорального овала может быть настолько высока, что это приведет к резкому ухудшению навигационных сигналов систем GPS/ГЛОНАСС, — объяснил В.Пилипенко.
Широко обсуждаемый в научных кругах дрейф магнитных полюсов Земли сопряжен с необходимостью усиленного мониторинга геомагнитного поля наземными и спутниковыми средствами. Только длительные, непрерывные и качественные измерения полного вектора магнитной индукции геомагнитного поля в планетарном масштабе позволят улучшить наше понимание тех нестационарных процессов в глубоких недрах Земли, которые отвечают за столь непредсказуемую динамику геомагнитного поля. Любые теоретические объяснения подобного эффекта так или иначе требуют подтверждения фактическими данными наблюдений. По мнению многих магнитологов, наблюдаемое смещение магнитных полюсов может быть признаком предстоящей инверсии магнитного поля или существенного снижения его интенсивности.
Точное знание направления и интенсивности геомагнитного поля в пространстве и во времени служит исключительно ценным инструментом в целом ряде задач навигации, включая точное позиционирование при бурении протяженных наклонных скважин на Арктическом шельфе. Поэтому геомагнитным исследованиям были посвящены несколько лекций. Ученый секретарь ГЦ РАН, кандидат физико-математических наук Роман Красноперов сделал подробный обзор истории развития геомагнитных наблюдений в России до наших дней. В обзорной лекции кандидата физико-математических наук Романа Сидорова, посвященной методам разведочной геофизики, было рассказано о магниторазведке и ее применении в различных геологических и технических изысканиях, а также о других геофизических методах, в том числе применяемых для инженерно-экологических и геокриологических исследований.
Большой интерес вызвали лекции о методах оценки сейсмической опасности. В качестве примера важности этой задачи член-корреспондент РАН, директор Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН Петр Шебалин напомнил историю с недооценкой возможных экстремальных землетрясений при проектировании атомной станции «Фукусима», которая привела к катастрофе при мегаземлетрясении с магнитудой больше предсказываемой. Этот пример показывает необходимость обновления оценок сейсмической опасности и норм сейсмостойкого строительства в Сибири и на Дальнем Востоке. Несмотря на то, что землетрясения в Арктике являются не такими частыми и разрушительными, как, скажем, на Камчатке или Сахалине, интерес к изучению сейсмичности в Арктической зоне РФ постоянно растет. В значительной мере это связано с тем, что в условиях таяния вечной мерзлоты ухудшаются грунтовые условия и возникает опасность сильных воздействий на инфраструктурные объекты даже от достаточно слабых землетрясений. На Школе была затронута проблема применения современных подходов к оценке сейсмической опасности, а также применения методов статистической сейсмологии к задачам оценки состояния среды.
Большой интерес слушателей вызвала лекция ведущего научного сотрудника ГЦ РАН, доктора физико-математических наук Сергея Лебедева об изменчивости климата в регионе Белого моря и гидрометеорологических параметров самого моря по данным анализа атмосферных параметров и дистанционного зондирования Земли из космоса.
Главной задачей специалистов, собравшихся на конференции, было желание рассказать слушателям о тех проблемах, над которыми в настоящее время работает мировое геофизическое сообщество. Директор ГЦ РАН член-корреспондент РАН Анатолий Соловьев выразил надежду, что курс лекций пробудит у молодых ученых интерес к наукам о Земле и многие из них найдут в себе потенциал и стремление к тому, чтобы развить научные идеи, о которых шла речь.
Заседания Школы проходили в Центре по истории освоения Арктики и Антарктики САФУ, Геологическом музее им. Н.П.Лаверова и Центре коллективного пользования «Точка кипения». По окончании основных мероприятий, слушателям предстояло пройти комплексное тестирование по 25 вопросам разного уровня сложности, которые охватывали темы всех представленных лекций. Во время заключительной торжественной церемонии победители и участники тестирования получили памятные подарки и специальные сертификаты от организаторов.
Все участники Школы отмечали очень доброжелательную атмосферу мероприятия. Аудитории САФУ, где шло непринужденное общение лекторов со слушателями, были полны с первого до последнего дня. Большое впечатление произвели и сам САФУ, его обновленные корпуса университета в центре города, прекрасное оснащение лабораторий, а также неподдельный интерес студентов к получению новых знаний. А тот факт, что раз в году одно из ледокольных судов Северного флота полностью отдается в распоряжение университету под студенческую практику, только усилил впечатление.
На следующий год планируется проведение II Всероссийской школы молодых ученых, которая будет дополнена научной конференцией по анализу динамики геофизических процессов в российской Арктике и их воздействия на функционирование технологической инфраструктуры. ГЦ РАН и САФУ привлекут студентов и молодых ученых, планирующих стать исследователями Арктики, к участию в этой школе-конференции.
Белла Светина
Нет комментариев