НАУКИ О ЗЕМЛЕ. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Михаил Васильевич Ломоносов в 1761 году, проводя астрономические наблюдения прохождения планеты Венера через солнечный диск, обнаружил ряд оптических явлений, которые были объяснены им с позиций существования атмосферы вокруг планеты, что открыло путь к исследованию атмосфер и климата других планет, в том числе экзопланет. Изучение планет продемонстрировало огромный набор самых разных вариантов планетных миров. В то же время оказалось, что физические процессы, управляющие атмосферными процессами и приводящие к столь разным результатам, одни и те же на любых планетах. Этот результат создает уверенность в фундаментальности знаний, полученных на основе "земной" метеорологии. В этом смысле изучение планетных атмосфер оказывается очень важно не только из-за решения задач открытия других миров, поиска жизни во Вселенной и т. д., но и с точки зрения применения полученных знаний для решения земных проблем - изменений климата и моделирования динамики атмосферы.

Приведены новые обобщенные данные о морфологических и структурных особенностях, а также о физических свойствах алмаза из Архангельской и Якутской алмазоносных провинций, полученные авторами на основе результатов оригинальных исследований, дополненных сведениями из других источников.

Рассмотрены сущность методологии естествознания, неоднозначность понимания ее принципов. Показано, что попытки строить науку на основе только очевидных фактов, простых наблюдений, здравого смысла - непродуктивны. исследованы современное понимание научности, истинности, объективности в геологии, логика и критерии выбора предпочтительной концепции среди конкурирующих. Обоснована целесообразность оценок естественно-научных моделей с точки зрения не истинности, но эффективности их применения для решения актуальных научных и практических задач.

В учебном пособии рассматриваются процессы осадконакопления в различных геодинамических обстановках, а также влияние геодинамического и климатического положения тел формаций на особенности их строения, вещественного состава и взаимоотношения со смежными формационными образованиями.

На основе гипотезы С.П. Габуды о существовании перехода молекулы SiO2 из линейной в изомерную форму с кольцеобразной (уголковой) структурой высказывается идея о том, что в нижней мантии при плавлении мантийного вещества может осуществляться фазовый переход уголковой формы SiO2 в линейную форму SiO2. Этот фазовый переход может иметь большое значение для процессов нижнемантийной конвекции, а также для подъема мантийных плюмов, несущих к поверхности Земли как тепловую энергию, так и целый комплекс элементов платиновой группы и редких элементов.

Дана экологическая оценка содержания тяжелых металлов в почвах Пензенской области. Рассматривается возможность использования селена в качестве средства для снижения токсичности некоторых металлов на начальных этапах онтогенеза яровой пшеницы.

В статье приведен обзор эффективности работы различных излучателей и приемников ультразвуковых волн для решения задач акустического каротажа скважин. Рассмотрены следующие датчики: ультразвуковая колебательная система (УЗКС), магнитострикционный датчик, пьезокерамическое кольцо, пьезокерамическая сфера, пьезокерамические пластины разных размеров. Приведены возможные блок-схемы плат возбуждения и приема акустических волн и описание стенда для проверки датчиков. Наиболее эффективным излучателем является УЗКС, а приемником – пьезокерамическая сфера.

Лабораторные исследования образцов горных пород, слагающих продуктивные коллекторы, играют важную роль в процессе проектирования и разработки всех нефтегазовых месторождений. Качественные исследования позволяют снизить риски на начальных этапах работ и прогнозировать объемы и темпы добычи углеводородов.В работе рассмотрены методика и результаты определения коэффициента вытеснения нефти водой на образцах полноразмерного керна, отобранных на месторождениях Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции.Необходимость определения коэффициента вытеснения заключается в том, что он непосредственно связан с нефтенасыщенностью и имеет большое значение для оценки продуктивности пласта и определения коэффициента нефтеизвлечения. Исследования фильтрационно-емкостных свойств проводились на образцах полноразмерного керна, являющегося более представительной моделью месторождения и позволяющего снизить риск ошибки в ходе исследований из-за влияния эффекта масштабности и наличия неоднородностей в объеме пород. Для исключения анизотропии среды были проведены исследования на образцах керна меньшего диаметра, выпиленного параллельно напластованию.В результате исследований образцов керна двух месторождений, проведенных на современном лабораторном оборудовании, можно прийти к заключению о закономерностях изменения коэффициента вытеснения нефти водой и остаточной нефтенасыщенности в зависимости от фильтрационно-емкостных свойств пород-коллекторов. Кроме того, схожесть графиков вытеснения нефти водой на разноразмерных образцах позволяет сделать вывод об однородности среды исследуемых образцов и отсутствии ярко выраженной анизотропии. Подобный контроль результатов исследований является отличительной чертой данной работы и может быть использован в дальнейшем как один из способов контроля объективности результатов исследований, особенно в случаях предполагаемой высокой анизотропии среды.Данные, полученные в ходе исследований, будут использованы при подсчете запасов и проектировании разработки представленных нефтяных месторождений.

Приводятся результаты исследования онтогенеза конодонтов из поздневизейских отложений разреза Верхняя Кардаиловка (Южный Урал). Онтогенетический анализ помог установить моменты заложения видовых и родовых признаков. Подобная информация служит основой для построения филогенетических взаимосвязей конодонтов внутри одного рода.

Приводятся результаты исследования онтогенеза конодонтов из поздневизейских отложений разреза Верхняя Кардаиловка (Южный Урал). Онтогенетический анализ помог установить моменты заложения видовых и родовых признаков. Подобная информация служит основой для построения филогенетических взаимосвязей конодонтов внутри одного рода.

По материалам наблюдений 14 метеорологических станций Грузии исследованы особенности обледенения проводов в горных районах Грузии. Определены максимальные повторяемость и масса отложения гололеда, повторяемость отложений разной массы и толщины, рассмотрено влияние орографии и метеорологических условий на процессы обледенения проводов.

Приведены эмпирические, непараметрические (квантильные), параметрические и рандомизированные оценки максимальной толщины припая в северной части Каспийского моря, возможной раз в 5, 10, 25, 50 и 100 лет. Годовые максимумы толщины припая за 72 года с 1937 по 2008 г. рассчитаны с помощью одномерной термодинамической модели морского льда, разработанной в Арктическом и антарктическом научно-исследовательском институте.

Представлены результаты работ по модернизации российской системы предупреждения о цунами. Обсуждаются проектные решения по основным компонентам системы - сейсмологической и гидрофизической сетям, территориальным центрам, а также по структуре алгоритмического обеспечения процедур оценки характеристик цунами при принятии решений об угрозе цунами и отмене состояния угрозы цунами.

Исследуется эволюция серий тропических циклонов 2009 г. в Тихом океане. Анализируется необычное поведение реальных одновременно существующих тропических циклонов (ТЦ). Исследуется механизм взаимодействия пары тропических циклонов, имеющих разную интенсивность. Рассматриваются случаи тройственного взаимодействия пары ТЦ и полярного фронта.

Премия Правительства Российской Федерации 2011 года в области науки и техники присуждена работе "Разработка и внедрение государственной территориально-распределенной системы космического мониторинга окружающей среды".

В зимний период в заливе Буор-Хая подо льдом формируется стоковый гидрофронт, расположение и структура которого определяются величиной расхода реки Лена. Стоковый фронт характеризуется бароклинной и термоклинной составляющими. Под линзой распресненных вод слои повышенной температуры и солености чередуются со слоями их пониженных значений. На периферии фронта расслоение термоклина приводит к формированию холодной изопикнической интрузии в промежуточных горизонтах.

Рассмотрена изменчивость уровня в северо-западной части Тихого океана по наблюдениям на мареографных постах системы JASL. Представлен многолетний сезонный ход уровня на этих станциях, рассчитаны климатические тренды, диапазон изменчивости и среднеквадратические отклонения среднемесячных значений уровня от многолетнего сезонного хода. Рассчитана повторяемость превышений уровня относительно скользящего среднего со сдвигом 30 сут.

Донные отложения малых рек претерпевают существенные изменения в промышленно-урбанизированных и сельскохозяйственных районах. Они отличаются от речного аллювия содержанием и формой нахождения химических элементов, что обусловлено спецификой производств, расположенных на прилегающей к водотокам территории.

Результаты исследования термохалинной структуры основаны на данных CTD-съемки гидрофизического полигона, а также станций северной части меридионального разреза и квазизонального разреза до Новой Земли. Методика работы включает: анализ средних T, S-характеристик, изопикнический, корреляционно-регрессионный и факторный анализ поля температуры.

По материалам наблюдений 50 метеорологических станций Грузии за период 1961-2006 гг. исследована статистическая структура опасных туманов с видимостью менее 50 м. Оценен удельный вес опасных туманов в общем числе дней с туманами. Определены число дней и продолжительность опасных туманов в разных регионах страны.

На основе данных численного регионального реанализа даны оценки количества осадков и испарения для бассейна Черного моря. Пространственное распределение рассматриваемых величин сравнивается с результатами, полученными ранее методами экстраполяции измерений на прибрежных метеостанциях. Рассчитанные составляющие водного баланса Черного моря сопоставлены с доступными литературными данными. На их основе получена оценка среднего расхода воды в проливе Босфор.

Премия имени В. Г. Глушкова и В. А. Урываева за исследования гидрометеорологических и гелиогеофизических процессов в атмосфере, на поверхности суши, в Мировом океане, Арктике и Антарктике присуждена сотрудникам Государственного гидрологического института - Шикломанову И. А. (посмертно), В. Ю. Георгиевскому, В. И. Бабкину, Ж. А. Балоишниковой, А. М. Никанорову, Б. В. Боревскому за монографию "Водные ресурсы России и их использование".

Рассматриваются вопросы эксплуатации в Монголии метеорологической радиолокационной техники и использования радиолокационных данных о конвективных явлениях в синоптической практике.

Оценена реакция стока рек крупных межгорных впадин (на примере Ферганской долины) на глобальное потепление.

Проведен анализ изменения температуры, солености и течений в районе Берингова пролива на основе данных американских и российско-американских исследований Берингова пролива за период с 1992 по 2010 г.

Анализируются причины формирования экстремальных волн с высотой более 14 м в Северной Атлантике в период с 2002 по 2011 г. и эволюция атмосферных процессов, вызвавших формирование экстремального волнения.

Сравниваются показатели циклонической активности в отдельных районах Северной Атлантики в зимний и летний сезоны за период 1948-2010 гг., а также активность умеренных по интенсивности циклонов и экстремально интенсивных циклонов.

Приведены результаты измерения содержания ртути в приводном слое Японского моря в период с 27 октября по 11 ноября 2010 г. Установлено, что содержание ртути изменялось от 0, 6 до 3, 8 нг/м{3}. Показано, что распределение концентрации ртути имеет географическую зональность и зависит от перемещения воздушных масс и близости антропогенных источников. Максимальная концентрация ртути обнаружена в центральной части моря при юго-западном и южном направлениях ветра.

Исследован озоновый слой над Нижним Новгородом и над Среднеазиатским регионом с помощью наземной аппаратуры миллиметрового диапазона длин волн. Выполнено сопоставление результатов наземных измерений с данными прибора EOS MLS, установленного на спутнике "AURA". В ноябре 2010 г. во время совместных измерений в указанных пунктах обнаружено различие структуры озонового слоя в стратосфере.

Основу создаваемой в 1961 г. Общегосударственной радиометрической службы составили метеостанции, метеопосты, гидрологические станции, морские обсерватории, оснащенные средствами отбора проб объектов окружающей среды, созданные радиометрические лаборатории, проводившие регулярные наблюдения по единому регламенту и единым методическим указаниям.

На основе обобщения многолетних материалов наблюдений Подмосковной воднобалансовой станции выявлен механизм влияния климатических изменений на сток реки Медвенка в зимний и весенний периоды. Показано, что повышение среднемесячной температуры в 1981-2008 гг. в январе и феврале в среднем на 2. 8 {0} С вызвало увеличение стока за эти месяцы в 1, 9 раза и уменьшение его в апреле на 15% по сравнению с периодом 1958-1980 гг.

Изучены особенности хода средних годовых и экстремальных уровней в российской части Вислинского залива. Главной закономерностью межгодовых изменений усредненных характеристик уровня в заливе является устойчивая тенденция к их увеличению: повышение среднего уровня характеризуется линейным трендом, который увеличивается в зависимости от длины ряда - от 1, 7-1, 9 мм/год (Балтийск, 1860-2006 гг. ) до 3, 6-3, 7 мм/год (Калининград, Балтийск, Краснофлотск, 1959-2006 гг. ).

На материалах ежедневных измерений характеристик атмосферного аэрозоля изучены сезонные вариации концентрации частиц разных размеров в приземном слое атмосферы. Установлено, что устойчивые изменения среднемесячной концентрации аэрозоля наблюдаются в интервале диаметров частиц 0, 02-1 мкм. Годовой ход концентрации этих частиц имеет два максимума - в феврале-марте и сентябре-октябре и минимум - в июне.

Воздействие на град осуществляется путем засева облаков частицами AgI субмикронных размеров с целью создания зародышей, конкурирующих с естественными за переохлажденную жидкокапельную влагу. Однако исследования подтверждают главенствующую роль гигантских и сверхгигантских частиц в формировании зародышей конвективных осадков и града.

Исследована статистическая структура временных рядов температуры воздуха с суточным разрешением по данным 9 метеорологических станций России за период с 1961 по 2006 г. Получено количественное соотношение между продолжительностью аномалий температуры и ее экстремумами для разных сезонов года.

Продемонстрирован процесс взаимодействия тропического циклона Ман-Уи и полярного фронта, который сопровождался искажением формы вихревой зоны, разрывом кольца завихренности и объединением его с вихревой зоной полярного фронта, а также появлением "хвоста" вихря, взаимодействующего с фронтальной зоной.

В своей заметке А. Г. Рябошапко, к сожалению, ушел от главного вопроса, вынесенного в заглавие критикуемой им статьи, а именно "Является ли рассеяние аэрозоля в стратосфере безопасной технологией предотвращения глобального потепления? ". Вместо этого, назвав свою заметку "К вопросу о недопустимости исследований в области геоинженерии глобального климата", он занялся обсуждением совершенно другого вопроса, который авторами не ставился.

Оценен сравнительный вклад колебаний уровня разных временных масштабов (многолетних, сезонных, синоптических и мезомасштабных) в формирование невских наводнений. Ставится под сомнение существующая в настоящее время идентификация волн невских наводнений как длинных гравитационных. Проведено сравнение оцененных характеристик волн наводнений с теоретическими дисперсионными соотношениями разных видов длинных волн.

Изучено влияние небольших участков суши на конфигурацию и структуру тропического циклона, а также на изменение разных характеристик тропических циклонов при их прохождении над островами. Результаты расчетов, произведенных для ураганов Карибского моря и тайфунов северо-западной части Тихого океана, показывают, что при пересечении архипелагов или отдельных островов происходит нарушение симметричной циркуляции в вихре, сопровождающееся значительными потерями кинетической энергии.

Предложена имитационная численная модель турбулентного обмена ленты океанского конвейера с окружающими ее водами. Рассмотрен обмен частицами воды через поверхность ленты заданных размеров при ее движении по глубинной ветви конвейера. Длина турбулентного скачка параметризована через коэффициенты вертикальной и горизонтальной турбулентной диффузии, а его направление определено по методу Монте-Карло.

Рассмотрены результаты исследования влияния глобального потепления климата на климатологию града и методы оценки физической эффективности противоградовой защиты, учитывающие тренд градоопасности региона. Установлено, что за последние 30 лет частота выпадения града и количество мощных градовых облаков в горных районах Северного Кавказа уменьшились в среднем в 1, 5-2 раза, а в предгорных районах увеличились на 15-20%.

Изложена методика определения параметра квадратичной нелинейности и амплитуды низкочастотных внутренних гравитационных волн в прибрежной зоне окраинного моря, основанная на зависимости скорости их распространения от локального значения вертикального смещения пикноклина, вызванного этими волнами. Для проверки метода использованы данные натурных наблюдений внутренних волн в прибрежной зоне Японского моря.

Показано существенное влияние океанических волн Россби на тепловое взаимодействие океана и атмосферы на основе анализа натурных наблюдений за температурой и скоростью течений океана, а также температурой воздуха и скоростью ветра. Прослеживается устойчивая достоверная связь течений волн Россби с температурой поверхностных вод океана.

Представлены методика и результаты расчетов статистических параметров образования навалов льда. Изложена динамическая модель образования навалов льда на берегах. Проанализированы основные ледовые, метеорологические и морфологические факторы, влияющие на образование береговых навалов.

Проведена верификация мультимодельного вероятностного прогноза на основе данных моделей АРСС (Asia-Pacific Climate Centre). Оцениваются зимние и летние среднесезонные поля Т [850] и сезонные суммы осадков. Используется метод комплексации, в котором сначала рассчитывается вероятностный прогноз по каждой из моделей отдельно, а затем они комбинируются с применением формулы полной вероятности.

Приводятся некоторые результаты работ по улучшению условий погоды в мегаполисах методами активных воздействий. Основной задачей этих работ являлось рассеяние облаков и уменьшение или прекращение осадков на защищаемой территории во время проведения политических, культурных и спортивных мероприятий. В качестве реагентов для засева облаков применяли жидкий азот, твердую углекислоту, йодистое серебро и грубодисперсный порошок.

Проведено исследование водности и водозапаса конвективной облачности, сопровождающейся ливнями, грозами и градом. Значения водности и водозапаса получены расчетным путем на основе радиолокационных характеристик кучево-дождевой облачности, а также с помощью ряда эмпирических зависимостей.

Выполнен анализ методов расчета пропускной способности русла с поймами. Установлено, что стандартная методика, рекомендуемая нормативными документами, неэффективна. Одной из причин больших погрешностей расчетов по ней является неучет эффекта взаимодействия руслового и пойменного потоков.

Исследованы процессы формирования опасного ветрового волнения на акватории Северной Атлантики в течение трех холодных периодов (октябрь-март) с 2007 по 2010 г. Получены оценки изменчивости траекторий циклонов, полей ветра и высоты волн при интенсификации зональной или меридиональной циркуляции атмосферы.

На основе многолетних данных натурных измерений испаряемости на 81 станции Государственного гидрологического института оценены параметры зависимости проводимости G от скорости ветра W, входящей в формулу испаряемости Дальтона. Была применена линейная зависимость от W, т. е. модель G (W) = g [1]+ g [2] W. Найденные значения g [1]=165, 2 и g [2]= 99, 9 использованы при расчете испаряемости по результатам обычных метеорологических наблюдений на территории бывшего СССР в местах расположения 2460 метеостанций.